近日，新一代半导体材料研究院氮化物任务组，实现了GaN晶体储能器件在150℃高温环境下稳定工作。研究成果以“Vacancy-Modified Few-Layered GaN Crystal for Novel High-Temperature Energy Storage”为题，发表在国际期刊Journal of Materials Chemistry A (IF：14.51)上。博士生吕松阳为第一作者，王守志、王国栋、张雷为共同通讯作者，山东大学为第一通讯单位。

图：GaN超电器件在高温环境中储能研究相关数据

电化学能源存储是解决化石燃料能源危机和环境污染的有效策略。新型储能器件超级电容器，因其寿命周期长、能量存储快、功率输出大而引起了人们的广泛关注。然而，受限于电极材料和电解液在极端高温环境中结构不稳定，导致常规电池和超级电容器件不能正常工作。因此，开发在极端环境下，安全且高性能的耐高温超级电容器面临着巨大的挑战。

n型GaN由于其高功率输出、优异的载流子迁移率和高温稳定性等物理化学性能，已广泛应用于光电器件中。研究团队通过制备n型GaN晶体，利用N空位缺陷，制备的GaN器件在150 ℃高温环境中的表现出超长循环性能（10000次），出色的功率密度（67.5 mW cm^–2）和良好的能量密度（13.3 μWh cm^–2），并提出了GaN晶体的储能机理。该工作能很好地满足瞬时高功率器件在极端条件下的供电要求。

氮化物团队在GaN单晶及其储能性能的研究方面取得了一系类研究进展，研究成果相继发表在Adv. Mater.、Adv. Sci.等国际著名期刊。上述研究工作得到了国家自然科学基金、晶体材料国家重点实验室和新一代半导体材料研究院的大力支持。

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/TA/D2TA04540K