[发明专利]一种基于有机纳米离子/电子杂化材料的两端神经仿生电子器件的制备方法

说明书

本发明提供了一种基于有机纳米离子/电子杂化材料的两端神经仿生电子器件的制备方法，涉及用于人工神经网络、智能机器人、疑难病症医疗诊断等新兴领域的电子突触器件，并可能在通过采集听觉、视觉、嗅觉和触觉信号来工作的新型计算机方面有广阔应用前景。包括有机纳米离子/电子杂化材料溶液的配制，有机纳米离子/电子杂化材料溶液在硅片上的旋涂，退火，蒸电极等步骤。此两端神经仿生电子器件能模拟突触的生物可塑性，例如兴奋性突触后电流，长时程增强和脉冲频率依赖性。

技术领域

本发明涉及用于人工神经网络、智能机器人、疑难病症医疗诊断等新兴领域的电子突触器件。并可能在通过采集听觉、视觉、嗅觉和触觉信号来工作的新型计算机方面有广阔应用前景，如声控、气味识别和人造皮肤感知等。

背景技术

突触是神经元与神经元之间信息传递的基本结构，也是大脑实现学习与记忆的功能基础。大脑强大的学习，记忆，处理信息等能力是由百万亿个突触相关联的神经网络实现的。而传统的硅基CMOS芯片由于需要多个硅晶体管组合来模拟一个神经突触功而局限于比较简单的计算系统,而且相应的能耗也比较高。为了在大数据的时代下，在有限的空间内实现信息的快速收集与提取，通过单一器件实现对突触功能的模拟和实现与大脑相匹敌的低能耗将对神经形态学技术的发展起到至关重要的作用.除此之外，相较于无机半导体材料选择的有限性，有机半导体既能通过化学合成改进其性质，也可通过掺杂和复合改变其的性能，因此有机半导体种类繁多，具有更大的选择范围。有机半导体材料在制备类突触器件上具有非常大的潜力。

发明内容

本发明提供了一种基于有机纳米离子/电子杂化材料的两端神经仿生电子器件的制备方法，制备过程包括以下步骤：

1)有机纳米离子/电子杂化材料溶液的配制：将有机半导体与有机盐按照一定的质量比溶于氯仿等有机溶剂中。将混合物在一定的转速与温度下加热搅拌一定的时间使溶液澄清无沉淀。

2)有机纳米离子/电子杂化材料溶液的旋涂：设置好旋涂仪的两个转速1000RPM、5s和3000RPM、30s，在每一片准备好的洁净的硅片上均匀滴加一定体积的溶液，旋涂完毕后进行一定温度一定时间的退火处理。

3)在旋涂的有机纳米离子/电子杂化材料薄膜上镀金电极。

4)性能测试。

进一步的，步骤1)中所述的有机半导体的质量分数控制在0.1％到0.5％之间。

进一步的，所述的有机半导体为P3HT。

进一步的，所述的有机半导体有机盐的质量比为1:2-5。

进一步的，所述的有机盐为四丁基氨四氟硼酸盐。

进一步的，所述的搅拌时转速为300RPM-500RPM，温度为40℃-60℃，搅拌时间10min-1h。

进一步的，步骤2)中所述的滴加溶液体积为1.5cmX1.5cm的硅片滴加50μl-80μl。

进一步的，步骤2)中所述的退火温度为60℃-100℃，退火时间为10min-1h。

本发明提供的基于有机纳米离子/电子杂化材料的神经仿生电子器件在单一器件上实现了人大脑突触的多种可塑性，包括双脉冲增强，长时程增强和脉冲持续时间依赖性等，并且材料可根据需求进行调整，有较广阔的应用空间，相应耗能也比较低。对于实现对突触功能的模拟和实现与大脑相匹敌的低能耗神经形态技术有非常重要的意义。

附图说明

图1为实例1基于有机纳米离子/电子杂化材料的两端神经仿生电子器件的结构示意图。

图2为实例1基于有机纳米离子/电子杂化材料的两端神经仿生电子器件在栅极电压为-1V和漏极电压为-1V条件下的兴奋性突触后电流。