【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光电器件，具体涉及一种二维有机/无机异质结光电神经元器件及其制备方法。
技术介绍
1、光电神经元器件是一种结合光电转换和神经模拟功能的新型多功能仿生器件。其核心优势在于其能够同时检测和记忆光学信号，这使得它们能实现类似于人类视觉神经系统和光遗传神经系统的功能。此种器件通常由光敏材料、导电材料和电介质组成，通过光电效应和电学调控实现光电信号的转换和处理。在光电神经元器件中，光敏材料负责吸收光能并产生电荷载流子，实现光电转换；导电材料用于传输和处理电荷载流子；电介质则起到隔离和调控电荷传输的作用；不同材料共同作用以保证器件的稳定性和可靠性。
2、二维材料是一类具有单层或几层原子厚度的材料，它们在一个方向上具有纳米尺度的厚度，而在其他两个方向上可以无限延伸，使得载流子迁移和热量扩散都被限制在二维平面内，因而在与光电作用时会表现出不同于三维材料的效果，具有异质结兼容性高、门可调性和尺寸小的优点。二维光电神经元器件即是基于此类材料发展起来的一种新型神经形态器件，它结合了二维材料的独特性质和光电效应，用以模拟生物神经元和突触的功能；这类器件通常由二维材料（如二维石墨烯、二维过渡金属硫化物（tmdc）等）构成，能够响应光信号，并能在电场作用下模拟生物突触的可塑性行为，如长时程增强（ltp）和长时程抑制（ltd）等。
3、而据相关报道指出，如将二维有机小分子材料与原子层状无机半导体结合，还可以实现不同材料间的优势互补，如减轻界面态结合、减轻库仑相互作用、增强光吸收效应、改善界面载流子转移等。如中国专利cn1
4、现有技术中关于将二维有机小分子材料与原子层状无机半导体结合形成异质结以构建光电神经元器件的报道较少，目前相关研究还处于起步阶段，仍需进一步优化器件结构、提高性能，并深入探索其在神经形态模拟、信息处理等方面的潜在应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种二维有机/无机异质结光电神经元器件并公开了具体的制备方法，有机分子层与二维tmdc材料形成异质结，赋予光电神经元器件出色的光敏性、光适应性；该器件能够在光脉冲刺激下做出电流改变，并能在栅压的调控下实现明亮和黑暗环境下的视觉自适应。
2、为了实现上述技术目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种二维有机/无机异质结光电神经元器件，包括衬底、二维tmdc材料层、薄膜电极和有机分子层；二维tmdc材料层设在衬底上，在二维tmdc材料层上利用电子束光刻方法制作出薄膜电极后，再利用倒扣法在二维tmdc材料层上外延生长有机分子层形成异质结以提升光电神经元器件的光敏性和光适应性，用于模拟视网膜本质光敏神经节细胞在不同光照下的反应。
3、进一步地，所述光电神经元器件能在光脉冲刺激下做出电流改变，从而模仿人体褪黑素的产生与作用，并能在栅压的调控下，实现明亮和黑暗环境下的视觉自适应。
4、进一步地，所述二维tmdc材料层材料为mos2，有机分子层形成材料为n,n'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺或3,4,9,10-苝四羧酸二酐。
5、上述二维有机/无机异质结光电神经元器件能模拟视网膜本质光敏神经节细胞在不同光照下的反应，模仿人体褪黑素的产生与作用，且能实现明亮和黑暗环境下视觉自适应的能力，基于此器件具备上述优异性质，所以该光电神经元器件可应用在自动驾驶领域，且有良好的应用前景。
6、上述二维有机/无机异质结光电神经元器件可制成器件阵列形式，器件阵列包含数个分立的光电神经元器件，数个分立的光电神经元器件集结在同一衬底上且呈阵列排布，相比于单个器件，每个器件不仅可以单独模仿生物体在短暂光照下的警觉反应，而且可以分别代表一个像素点，完成类似于人眼和大脑协同的明暗适应，模拟集成化图像识别，且能同时对数个器件进行栅压调控，可操作性强。
7、上述二维有机/无机异质结光电神经元器件的制备方法如下：
8、1）对衬底进行预处理；
9、2）将二维tmdc材料剥离在蓝膜上，反复粘贴对撕，形成二维tmdc材料/蓝膜结构；
10、3）将pdms薄膜贴合在载玻片上，得pdms/载玻片结构；
11、4）利用机械剥离的方法将待转移的二维tmdc材料转移至pdms薄膜上，形成载玻片/pdms/ tmdc结构，以待转移的二维tmdc材料为中心剪掉多余的pdms薄膜；
12、5）将带有二维tmdc材料的载玻片固定于转移台的基片卡槽内，衬底置于转移台的样品座上；
13、6）通过控制转移平台下降贴合、上升分离的速率，使得二维tmdc材料与pdms分离后贴合在衬底上；
14、7）利用电子束光刻法在二维tmdc材料层两端镀上薄膜电极；
15、8）将有机源材料置于管式炉的正中心，上步所得基材倒扣置于有机源材料正上方，腔室抽真空，惰性氛围下控制加热温度和时间，在二维tmdc材料上外延生长单层有机小分子材料晶体后即完成器件制备。
16、进一步地，所述二维tmdc材料为mos2；在将二维tmdc材料转移至pdms薄膜上之前需利用uv ozone处理pdms薄膜表面5 min。
17、进一步地，转移到pdms薄膜上的二维tmdc材料均匀、无气泡，厚0.7 nm、层数为单层；进行二维tmdc材料转移时，以每5 s下降0.1 μm的速度匀速下降载玻片使得二维tmdc材料贴合在目标衬底上，保持贴合状态30 s~3 min，之后再以每5 s上升0.1 μm的速度匀速抬起载玻片使得二维tmdc材料完整转移至目标衬底上。
18、进一步地，步骤7）中，利用电子束光刻法制备的两条薄膜电极的平行沟道间距为5μm。
19、进一步地，步骤8）中，所述有机源材料为n,n'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺或3,4,9,10-苝四羧酸二酐；管式炉加热温度为190~290℃、加热时间为15~30 min，使本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二维有机/无机异质结光电神经元器件，其特征在于，包括衬底、二维TMDC材料层、薄膜电极和有机分子层；
2.如权利要求1所述的一种二维有机/无机异质结光电神经元器件，其特征在于，所述光电神经元器件能在光脉冲刺激下做出电流改变，从而模仿人体褪黑素的产生与作用，并能在栅压的调控下，实现明亮和黑暗环境下的视觉自适应。
3.如权利要求1所述的一种二维有机/无机异质结光电神经元器件，其特征在于，所述二维TMDC材料层材料为MoS2，有机分子层形成材料为N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺或3,4,9,10-苝四羧酸二酐。
4.如权利要求1-3中任一项所述的二维有机/无机异质结光电神经元器件的应用方法，其特征在于，所述应用方法是将二维有机/无机异质结光电神经元器件在自动驾驶领域进行应用。
5.一种二维有机/无机异质结光电神经元器件阵列，其特征在于，其包含数个分立的如权利要求1-2中任一项所述的二维有机/无机异质结光电神经元器件，数个分立的光电神经元器件集结在同一衬底上且呈阵列排布，能同时对数个器件进行栅压调控。
7.如权利要求6所述的二维有机/无机异质结光电神经元器件的制备方法，其特征在于，所述二维TMDC材料为MoS2；在将二维TMDC材料转移至PDMS薄膜上之前需利用UV Ozone处理PDMS薄膜表面5 min。
8.如权利要求6所述的二维有机/无机异质结光电神经元器件的制备方法，其特征在于，转移到PDMS薄膜上的二维TMDC材料均匀、无气泡，厚0.7 nm、层数为单层；进行二维TMDC材料转移时，以每5 s下降0.1 μm的速度匀速下降载玻片使得二维TMDC材料贴合在目标衬底上，保持贴合状态30 s~3 min，之后再以每5 s上升0.1 μm的速度匀速抬起载玻片使得二维TMDC材料完整转移至目标衬底上。
9.如权利要求6所述的二维有机/无机异质结光电神经元器件的制备方法，其特征在于，步骤7）中，利用电子束光刻法制备的两条薄膜电极的平行沟道间距为5 μm。
10.如权利要求6所述的二维有机/无机异质结光电神经元器件的制备方法，其特征在于，步骤8）中，所述有机源材料为N,N'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺或3,4,9,10-苝四羧酸二酐；管式炉加热温度为190~290℃、加热时间为15~30 min，使有机源材料蒸发以在二维TMDC材料上外延生长单层有机小分子材料晶体。
...【技术特征摘要】
1.一种二维有机/无机异质结光电神经元器件，其特征在于，包括衬底、二维tmdc材料层、薄膜电极和有机分子层；
2.如权利要求1所述的一种二维有机/无机异质结光电神经元器件，其特征在于，所述光电神经元器件能在光脉冲刺激下做出电流改变，从而模仿人体褪黑素的产生与作用，并能在栅压的调控下，实现明亮和黑暗环境下的视觉自适应。
3.如权利要求1所述的一种二维有机/无机异质结光电神经元器件，其特征在于，所述二维tmdc材料层材料为mos2，有机分子层形成材料为n,n'-二甲基-3,4,9,10-苝四甲酰二亚胺或3,4,9,10-苝四羧酸二酐。
4.如权利要求1-3中任一项所述的二维有机/无机异质结光电神经元器件的应用方法，其特征在于，所述应用方法是将二维有机/无机异质结光电神经元器件在自动驾驶领域进行应用。
5.一种二维有机/无机异质结光电神经元器件阵列，其特征在于，其包含数个分立的如权利要求1-2中任一项所述的二维有机/无机异质结光电神经元器件，数个分立的光电神经元器件集结在同一衬底上且呈阵列排布，能同时对数个器件进行栅压调控。
6.一种二维有机/无机异质结光电神经元器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵慧娟，李姝涵，高丽，谢嬖华，丁焕林，王嘉璇，王羽凡，王玮奇，周琦源，唐泽民，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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