本发明涉及电容，尤其涉及一种片上固态超级电容的制备方法及片上固态超级电容。
背景技术：
1、随着无线充电和物联网的快速发展，需要芯片能够实现能量自治。在用于能量存储的电子器件中，超级电容因同时拥有高的功率密度和循环寿命得到了广泛的关注。超级电容可以通过电双层(电双层超级电容)或者近表面的氧化还原反应(赝电容)来存储能量。通常，赝电容的能量密度要远远大于电双层超级电容。为了能与硅基芯片集成，需要将超级电容直接制备在芯片上。其次，由于需要额外的封装来阻止液态电解质的泄露，所以采用固态电解质是最佳的选择。也就是说，全固态超级电容更适合与硅基芯片集成。为了充分利用硅材料，可以对硅衬底进行结构设计，并使其直接作为电极材料。基于这种思想，大量的硅基纳米结构被用来作为制备超级电容的模板。由于硅很容易被氧化，而且是不可逆的，所以通常在硅表面覆盖一层钝化层，比如石墨烯、碳、氮化钛等。然而，这些超级电容都是利用电双层来存储电荷，所以可获得的能量密度都比较小。
2、为了增大能量密度，可以引入金属氧化物，比如氧化钌、氧化镍、氧化锰等，这些材料可以与电解质发生可逆的氧化还原反应，从而可以获得更大的电容密度和能量密度。现有技术中采用金属辅助阳极刻蚀的方法制备了硅纳米柱阵列，然后采用原子层沉积的工艺在硅纳米柱表面生长了一层氧化钌，最后注入固态电解质组装成固态超级电容。虽然获得了很好的超级电容性能，但是钌是一种非常稀有的贵金属，所以采用氧化钌作为活性电极材料必然大大增加制造成本。此外，在金属辅助阳极刻蚀的过程中需要采用金作为催化剂，这同样会增加制造成本；而且金属辅助阳极刻蚀工艺复杂，其中涉及到贵金属的光刻定义图形以及电化学刻蚀。氧化镍和氧化锰电阻率较高，所以采用这两种材料作为活性电极材料将导致功率密度较低。
3、因此，有必要提供一种新型的片上固态超级电容的制备方法及片上固态超级电容以解决现有技术中存在的上述问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种片上固态超级电容的制备方法及片上固态超级电容，降低了工艺的复杂度和成本。
2、为实现上述目的，本发明的所述片上固态超级电容的制备方法，包括：
3、提供硅衬底；
4、刻蚀所述硅衬底，以形成若干硅纳米柱；
5、在若干所述硅纳米柱的表面以及所述硅衬底的上表面上形成tivn薄膜；
6、在所述tivn薄膜上注入凝胶，以得到电极片；
7、将两个所述电极片的凝胶贴合在一起，进行烘干，以得到片上固态超级电容。
8、本发明的有益效果在于：刻蚀所述硅衬底，以形成若干硅纳米柱，在若干所述硅纳米柱的表面以及所述硅衬底的上表面上形成tivn薄膜，在所述tivn薄膜上注入凝胶，以得到电极片，将两个所述电极片的凝胶贴合在一起，进行烘干，以得到片上固态超级电容，无需金属辅助阳极刻蚀，工艺更加简单，且无需金等贵金属，成本较低。
9、可选地，所述刻蚀所述硅衬底，以形成若干硅纳米柱，包括：
10、在所述硅衬底上涂覆光刻胶；
11、对所述光刻胶进行光刻，以形成若干互不相连的圆柱形光刻图案；
12、以若干互不相连的圆柱形光刻图案为掩膜版刻蚀所述硅衬底，以形成若干圆柱形硅纳米柱。
13、可选地，所述片上固态超级电容的制备方法还包括：
14、通过丙酮去除若干互不相连的圆柱形光刻图案。
15、可选地，所述在若干所述硅纳米柱的表面以及所述硅衬底的表面上形成tivn薄膜，包括：
16、通过原子层沉积工艺在若干所述硅纳米柱的表面以及所述硅衬底的表面上交替生长tin和vn，以形成tivn薄膜。
17、本发明还提供了一种片上固态超级电容，包括两个电极片，所述电极片包括硅衬底、若干硅纳米柱、tivn薄膜和凝胶，若干硅纳米柱设置于所述硅衬底的上表面，所述tivn薄膜覆盖于若干硅纳米柱的表面和所述硅衬底的上表面，所述凝胶覆盖于所述tivn薄膜的上，两个所述电极片的凝胶粘贴于一起。
18、可选地，所述tivn薄膜的厚度为3～10nm。
19、可选地，所述硅衬底的电阻率为0.001～0.002ω·cm。
1.一种片上固态超级电容的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的片上固态超级电容的制备方法，其特征在于，所述刻蚀所述硅衬底，以形成若干硅纳米柱，包括：
3.根据权利要求1或2所述的片上固态超级电容的制备方法，其特征在于，还包括：
4.根据权利要求1所述的片上固态超级电容的制备方法，其特征在于，所述在若干所述硅纳米柱的表面以及所述硅衬底的表面上形成tivn薄膜，包括：
5.根据权利要求1或4所述的片上固态超级电容的制备方法，其特征在于，所述tivn薄膜的厚度为3～10nm。
6.根据权利要求1所述的片上固态超级电容的制备方法，其特征在于，所述硅衬底的电阻率为0.001～0.002ω·cm。
7.一种片上固态超级电容，其特征在于，包括两个电极片，所述电极片包括硅衬底、若干硅纳米柱、tivn薄膜和凝胶，若干硅纳米柱设置于所述硅衬底的上表面，所述tivn薄膜覆盖于若干硅纳米柱的表面和所述硅衬底的上表面，所述凝胶覆盖于所述tivn薄膜的上，两个所述电极片的凝胶粘贴于一起。
8.根据权利要求7所述的片上固态超级电容，其特征在于，所述tivn薄膜的厚度为3～10nm。
9.根据权利要求7所述的片上固态超级电容，其特征在于，所述硅衬底的电阻率为0.001～0.002ω·cm。
