System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触及其制备方法技术_技高网

一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触及其制备方法技术

技术编号:42966629 阅读:15 留言:0更新日期:2024-10-15 13:11
本发明专利技术公开一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触及其制备方法,仿生突触晶体管采用底栅顶接触结构,器件从下往上依次是一定尺寸的带有一定厚度二氧化硅氧化层的硅片,金属氧化物浮栅层与隧穿层,有机半导体聚合物薄膜,以及通过热蒸发的方式制作的源漏电极。本发明专利技术制作的仿生突触晶体管,以原子层沉积法制备的金属氧化物浮栅层具有电荷捕获机制,氧化物隧穿层具有限制电荷迁移能力,在脉冲栅压控制下精准控制有源层3电导值,达到模拟生物神经突触的功能。本发明专利技术所述的仿生突触晶体管的制备的方式,其方法步骤简单,工序少,易操作,投入成本低,且适合大面积制备,对生物神经突触的功能模拟全面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机光电材料领域,尤其涉及一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触及其制备方法


技术介绍

1、脑作为一种可以进行高效并行处理、低功耗的生物计算系统被研究关注,启发了类脑神经计算,有望替代传统冯•诺依曼计算系统缓解计算机系统的能耗压力,提高运行效率。人工突触被视作类脑神经计算发展的第一步。各类人工突触中栅压控制工作的晶体管在工作机制上与生物突触高度类似,在人工突触研究中更具优势。

2、浮栅型晶体管在研究器件材料组合与结构选用方面适应力强,且阈值电压漂移易受控制以及有可靠的电荷捕获能力,因此频繁出现在突触晶体管研究中。仿生突触的核心问题就是栅压控制下对有源层自由电荷数量的捕获与去捕获的精准控制,使源漏极间电流大小可在栅压控制下呈阶梯式递增或递减。因此,对生物突触功能的模拟关键在于晶体管的电荷捕获机制与材料的选用搭配。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触及其制备方法。

2、本专利技术采用的技术方案是:

3、一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,采用底栅顶接触结构,从下往上依次为基底、浮栅层、隧穿层、有源层、源漏电极,所述基底包括基底硅片和绝缘层,所述基底硅片为生长有一层二氧化硅的硅片,该硅片既为衬底又为栅极,所述绝缘层为二氧化硅层,所述有源层为有机半导体聚合物薄膜,所述源漏电极包括源极和漏极。

4、在本专利技术一实施例中,所述源漏电极通过热蒸发方式制作而成;所述源漏电极材料为金

5、在本专利技术一实施例中,所述二氧化硅层的厚度为100~300nm。

6、在本专利技术一实施例中,所述有源层采用的材料为有机材料,即为有机小分子材料、有机共轭聚合物材料的混合物溶解于有机溶剂中,或者为一种或两种的共轭聚合物材料的混合物溶解于有机溶剂中。

7、在本专利技术一实施例中,所述有机半导体聚合物薄膜是通过溶液旋涂法制备,所述有源层的厚度为20~100nm。

8、本专利技术提供了一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触的制备方法,包括如下步骤,

9、s1:以生长有一层二氧化硅的硅片为基底,将其在丙酮、异丙醇、三氯甲烷中分别超声10分钟,并氮气吹干;

10、s2:将有机材料以一定比例溶解于有机溶剂中;

11、s3:步骤s1所述的硅片上用原子层沉积设备生长氧化物浮栅层与氧化物隧穿层;

12、s4:浮栅层与隧穿层生长完成后,将s2充分溶解后的有机溶剂旋涂在隧穿层上,并立即转移至加热台退火;

13、s5:采用热蒸发的方法在该硅片上通过掩膜板蒸镀出源漏电极图案。

14、在本专利技术一实施例中,所述步骤s5中的源漏电极厚度为20~80nm。

15、本专利技术采用以上技术方案,原子层沉积法制备的超薄浮栅层与隧穿层,建立起晶体管的电荷捕获结构,精准控制电荷的捕获与去捕获过程,实现对有源层沟道电导大小的人为控制,并以器件的电学特性模拟了生物神经突触可塑性的变化规律。相较于现有技术,本专利技术具有以下有益效果:本专利技术制作的晶体管仿生突触,通过原子层沉积法制备超薄浮栅层与隧穿层,使有浮栅层与隧穿层薄膜平整均匀、厚度可控,从而提高该薄膜晶体管相关电学性能,便于后续溶液旋涂法制备有源层;本专利技术所述的原子层沉积法与溶液法结合制备晶体管仿生突触,其方法简单,易操作,投入成本低,且得到的晶体管仿生突触完成生物突触可塑性的电学模拟与光学响应,器件具有普通晶体管突触所不具备的非易失性突触信号存储的能力,可在两种不同工作模式间灵活切换。

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【技术保护点】

1.一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:仿生突触的晶体管为底栅顶接触结构,从下往上依次为基底、浮栅层、隧穿层、有源层、源漏电极,所述基底包括基底硅片和绝缘层,所述基底硅片为生长有一层二氧化硅的硅片,硅片既为衬底又为栅极,所述绝缘层为二氧化硅层,所述有源层为有机半导体聚合物薄膜,所述源漏电极包括源极和漏极。

2.根据权利要求1所述的一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:所述源漏电极通过热蒸发方式制作而成;所述源漏电极材料为金。

3.根据权利要求1所述的一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:所述二氧化硅层的厚度为100nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:所述有源层采用的材料为有机材料,即为有机小分子材料、有机共轭聚合物材料的混合物溶解于有机溶剂中,或者为一种或两种的共轭聚合物材料的混合物溶解于有机溶剂中。

5.根据权利要求1所述的一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:所述浮栅层与隧穿层采用的材料为不同材质的金属氧化物。

6.根据权利要求1所述的一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:所述有机半导体聚合物薄膜是通过溶液旋涂的方式制备,所述有源层的厚度为20~100nm。

7.根据权利要求1所述的一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:所述有源层制备完成后的处理方式为:将制备完的有源层置于实验室加热台,低温退火蒸发溶液旋涂残留的溶剂。

8.根据权利要求1所述的一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:所述浮栅层与隧穿层均可通过原子层沉积法制备,所述浮栅层与隧穿层厚度各40埃,即4nm。

9.一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触制备方法,用于制备权利要求1至8任一项所述的一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:方法包括如下步骤,

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【技术特征摘要】

1.一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:仿生突触的晶体管为底栅顶接触结构,从下往上依次为基底、浮栅层、隧穿层、有源层、源漏电极,所述基底包括基底硅片和绝缘层,所述基底硅片为生长有一层二氧化硅的硅片,硅片既为衬底又为栅极,所述绝缘层为二氧化硅层,所述有源层为有机半导体聚合物薄膜,所述源漏电极包括源极和漏极。

2.根据权利要求1所述的一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:所述源漏电极通过热蒸发方式制作而成;所述源漏电极材料为金。

3.根据权利要求1所述的一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:所述二氧化硅层的厚度为100nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于超薄有机薄膜晶体管的仿生突触,其特征在于:所述有源层采用的材料为有机材料,即为有机小分子材料、有机共轭聚合物材料的混合物溶解于有机溶剂中,或者为一种或两种的共轭聚合物材料的混合物溶解于有机溶剂中。

【专利技术属性】
技术研发人员:张国成秦世贤王弘禹
申请(专利权)人:福建理工大学
类型:发明
国别省市:

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