【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体和神经形态硬件领域，具体的说是涉及一种兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器及制备方法。
技术介绍
1、人工智能和大数据时代的到来，对现行硬件系统提出了新的挑战，传统的普林斯顿结构由于计算单元和存储器分离，导致计算单元和存储器信息交换的速度成为了制约系统性能的主要因素。人脑，具有存算一体的功能表达，通过模拟人脑而实现的神经形态器件也具有着存算一体功能；然而，到目前为止所实现的神经形态器件往往因为受到破坏从而导致器件性能下降，甚至整体器件失灵；另一方面，能够实现生物突触功能的各类神经形态器件在经历相同的离散尖峰信号刺激后，总是表现出非线性的电导输出。这种非线性的输出信号对现行神经网络，包括最为成熟的人工神经网络(ann)会造成一系列负面影响，如：降低算法的收敛速度，影响识别准确率，甚至出现不收敛等情况。
2、现实场景中，神经形态器件总是容易受到损耗和破坏，但要实现器件的实际应用和之后的大规模商业化，器件对于破坏就需要有一定的承受力和抵抗性；基于此，若是制备器件的材料本身具有自愈合特性，这样就能够让器件具备自修复功能，使得一定程度的破坏就不再对器件造成影响；同时神经形态器件是具有着一定的存储和计算功能的，还可以应用在多种神经网络的模拟计算中，但是器件的线性输出是模拟应用的基础，在ann中，若是器件输出具备优异线性度，良好线性对称性，那么对于神经网络中的权重更新是极为有利的，对后续性能提高也是有着很好的增益。
3、如今，神经形态器件有着诸多种类，例如，场效应晶体管，相变存储器，忆阻器等，但场效
技术实现思路
1、针对现有技术中忆阻器容易受到破坏而导致性能下降或器件失灵等情况，同时也针对于器件不能实现高线性输出的问题，本专利技术提供了一种兼具自愈合功能且能进行高线性输出的平面型忆阻器器件及其制备方法。本专利技术的忆阻器可以在小于25min的时间内实现材料自愈合，收敛速度加快，提高了精度和准确率。
2、为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
3、本专利技术是一种兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，所述忆阻器包括由上至下依次设置的氧化铟锡(ito)电极、电解质层和俘获层，所述电解质层具有自愈合功能，所述俘获层具有自愈合功能，所述电解质层和所述俘获层之间具有自愈合功能，其中，
4、所述电解质层为聚乙烯醇，海藻酸钠所构建的双交联网络中加入litfsi并加入四硼酸钠聚合而成的薄膜，
5、所述俘获层为聚乙烯醇，海藻酸钠所构建的双交联网络中加入mxene并加入四硼酸钠聚合而成的薄膜，
6、所述电解质层的双交联网络和俘获层的双交联网络之间形成氢键，达到自愈合效果，实现高线性的电导调控。
7、本专利技术的进一步改进在于：所述电解质层的自愈合时间小于25分钟，所述俘获层的自愈合时间小于25分钟，所述电解质层和所述俘获层之间的自愈合时间小于25分钟。
8、本专利技术的进一步改进在于：所述电解质层和所述俘获层的厚度均为10-200μm。
9、本专利技术的进一步改进在于：所述电解质层的制备方法为：聚乙烯醇与水按质量比2-0.01：9均匀混合后至聚乙烯醇完全溶解，再加入5mg-300mg的海藻酸钠，待完全溶解后加入浓度为0.01～1mol/l的litfsi，500mg-3g，待完全溶解后推涂到带有氧化铟锡(ito)电极的衬底上，滴加浓度为1-30mg/ml的四硼酸钠水溶液50-500微升进行聚合形成电解质层，所述电解质层由双交联网络为主体，具备li+阳离子,tfsi-阴离子。
10、本专利技术的进一步改进在于：所述俘获层的制备方法为：聚乙烯醇与水按质量比2-0.01：9均匀混合后至聚乙烯醇完全溶解，再加入5mg-300mg的海藻酸钠，待完全溶解后加入浓度为5mg/ml的mxene100-1500微升，待完全溶解后推涂到电解质层上，滴加浓度为1-30mg/ml的四硼酸钠水溶液50-500微升进行聚合形成俘获层，所述俘获层由双交联网络为主体，具备mxene。
11、本专利技术还公开了一种兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器的制备方法，制备方法具体包括以下步骤：
12、步骤1、聚乙烯醇与水按质量比2-0.01：9均匀混合后至聚乙烯醇完全溶解，得到聚乙烯醇水溶液，在聚乙烯醇水溶液中加入5mg-300mg的海藻酸钠，待完全溶解后得到具有双交联网络结构的聚乙烯醇-海藻酸钠混合水溶液；
13、步骤2、将500mg-3g浓度为0.01～1mol/l的litfsi加入到步骤1中得到的聚乙烯醇-海藻酸钠混合水溶液中，得到litfsi溶液；
14、步骤3、将100-1500微升浓度为5mg/ml的mxene加入到步骤1中得到的聚乙烯醇-海藻酸钠混合水溶液中，得到mxene溶液；
15、步骤4、对带有氧化铟锡(ito)电极的衬底进行预处理；
16、步骤5、通过物理方法在经过预处理后的衬底上制备电解质层；
17、步骤6、通过物理方法在电解质层上制备俘获层。
18、本专利技术的进一步改进在于：所述物理方法为用四面制备器人工推涂。
19、本专利技术的进一步改进在于：在所述步骤4中，预处理具体包括以下步骤：
20、步骤4.1、对氧化铟锡(ito)电极进行清洗操作，分别用丙酮、乙醇、去离子水清洗基片，即在100khz，功率60％-90％，温度0-10℃的超声清洗机中振荡清洗20-40分钟；
21、步骤4.2、清洗结束后，将清洗后的电极基片使用氮气枪吹片直至表面不出现液体；
22、步骤4.3、将吹干的电极基片放入电热鼓风干燥箱中，设置温度100-120℃，时间30-60分钟进行基片干燥；
23、步骤4.4、将干燥后的基片放入紫外臭氧清洗机中臭氧处理10-20分钟。
24、本专利技术的进一步改进在于：将制备的所述忆阻器电压水平设定为0.00001v-0.0001v的范围内作为初始状态，通过施加固定电流实现器件电导的线性变化过程。
25、本专利技术的进一步改进在于：步骤1中聚乙烯醇水溶液的浓度为0.1mg/ml-10mg/ml。
26、本专利技术的有益效果是：
27、本申请公开的兼具自愈合功能和高线性输出的平面型忆阻器可在小于25分钟的时间内对于破坏进行自我修复，相较于现有技术中的忆阻器是不具备自我修复功能的，这将促进之后忆阻器的进一步研究发展和实际大规模落地。
28、本申请公开的兼具自愈合功能和高线性输出的平面型忆阻器在相同的离散尖峰信号刺激后能够实现高线性的电压输出，并且正刺激即兴奋和负刺激即抑本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：所述忆阻器包括由上至下依次设置的氧化铟锡(ITO)电极、电解质层和俘获层，所述电解质层具有自愈合功能，所述俘获层具有自愈合功能，所述电解质层和所述俘获层之间具有自愈合功能，其中，
2.根据权利要求1所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：所述电解质层的自愈合时间小于25分钟，所述俘获层的自愈合时间小于25分钟，所述电解质层和所述俘获层之间的自愈合时间小于25分钟。
3.根据权利要求1所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：所述电解质层和所述俘获层的厚度均为10-200μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：所述电解质层的制备方法为：聚乙烯醇与水按质量比2-0.01：9均匀混合后至聚乙烯醇完全溶解，再加入5mg-300mg的海藻酸钠，待完全溶解后加入浓度为0.01～1mol/L的LiTFSI，500mg-3g，待完全溶解后推涂到带有氧化铟锡(ITO)电极的衬底上，滴加浓度为1-30mg/ml的四硼酸钠水溶液
5.根据权利要求1-3任一项所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：所述俘获层的制备方法为：聚乙烯醇与水按质量比2-0.01：9均匀混合后至聚乙烯醇完全溶解，再加入5mg-300mg的海藻酸钠，待完全溶解后加入浓度为5mg/ml的MXene100-1500微升，待完全溶解后推涂到电解质层上，滴加浓度为1-30mg/ml的四硼酸钠水溶液50-500微升进行聚合形成俘获层，所述俘获层由双交联网络为主体，具备MXene。
6.根据权利要求1-3任一项所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：忆阻器的制备方法具体包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：所述物理方法为用四面制备器人工推涂。
8.根据权利要求6所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：在所述步骤4中，预处理具体包括以下步骤：
9.根据权利要求6所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：将制备的所述忆阻器电压水平设定为0.00001V-0.0001V的范围内作为初始状态，通过施加固定电流实现器件电导的线性变化过程。
10.根据权利要求6所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：步骤1中聚乙烯醇水溶液的浓度为0.1mg/mL-10mg/mL。
...【技术特征摘要】
1.一种兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：所述忆阻器包括由上至下依次设置的氧化铟锡(ito)电极、电解质层和俘获层，所述电解质层具有自愈合功能，所述俘获层具有自愈合功能，所述电解质层和所述俘获层之间具有自愈合功能，其中，
2.根据权利要求1所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：所述电解质层的自愈合时间小于25分钟，所述俘获层的自愈合时间小于25分钟，所述电解质层和所述俘获层之间的自愈合时间小于25分钟。
3.根据权利要求1所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：所述电解质层和所述俘获层的厚度均为10-200μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的兼具自愈合功能和高线性度输出的忆阻器，其特征在于：所述电解质层的制备方法为：聚乙烯醇与水按质量比2-0.01：9均匀混合后至聚乙烯醇完全溶解，再加入5mg-300mg的海藻酸钠，待完全溶解后加入浓度为0.01～1mol/l的litfsi，500mg-3g，待完全溶解后推涂到带有氧化铟锡(ito)电极的衬底上，滴加浓度为1-30mg/ml的四硼酸钠水溶液50-500微升进行聚合形成电解质层，所述电解质层由双交联网络为主体，具备li+阳离子,tfsi-阴离子。
5.根据权利要求1-3任一项所述的兼具...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐仕林，凌海峰，李艳飞，明建宇，陈嘉仪，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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