[发明专利]一种基于有机薄膜晶体管的可拉伸突触及其制备方法在审
申请号: | 201911284770.2 | 申请日: | 2019-12-13 |
公开(公告)号: | CN110943168A | 公开(公告)日: | 2020-03-31 |
发明(设计)人: | 陈惠鹏;汪秀梅;陈耿旭;郭太良;严育杰;李恩龙;刘亚倩 | 申请(专利权)人: | 福州大学 |
主分类号: | H01L51/05 | 分类号: | H01L51/05;H01L51/40 |
代理公司: | 福州元创专利商标代理有限公司 35100 | 代理人: | 钱莉;蔡学俊 |
地址: | 350108 福建省福州市*** | 国省代码: | 福建;35 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 基于 有机 薄膜晶体管 拉伸 突触 及其 制备 方法 | ||
本发明涉及一种基于有机薄膜晶体管的可拉伸突触及其制备方法,其结构由下至上依次包括可拉伸复合共面栅衬底、褶皱形的有机半导体层以及离子凝胶绝缘层。所述可拉伸复合共面栅衬底是由聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜与设置于其上的图案化的共面电极构成。本发明可以有效的推动柔性可拉伸电子在生物可植入、人机交互界面和可穿戴等方面的发展。
技术领域
本发明涉及有机光电材料领域,特别是一种基于有机薄膜晶体管的可拉伸突触及其制备方法。
背景技术
人脑由大量的突触和神经元构成,是强大的信息处理器,具有并行处理、高密度、容错等突出特点。突触作为生物大脑的基本组成单元,连接着突触前神经元和突触后神经元,负责人类大脑的学习和记忆。因此,对神经形态计算未来的发展而言,开发能够模拟突触功能的电子突触具有很高的需求。
传统的基于CMOS结构的电子突触,存在工艺复杂、成本高和功耗大等问题。近几年发展起来的两端突触器件,简化了器件结构,提升了集成度,但需要额外的训练电路来实现突触的同时学习和处理功能。相比之下,三端器件,即,基于有机薄膜晶体管的突触,由于栅压对源漏电压的调控作用从而可以同时实现处理和记忆功能,这有效地简化了学习方案,消除了复杂的同步算法。因此,基于晶体管结构的三端电子突触的成功制备具有重要的意义。
值得注意的是,随着柔性可拉伸电子的发展,其在生物可植入、人机交互界面等方面的应用越来越多,这就要求器件具有良好的机械兼容性,可以承受大的机械形变。因此,制备高性能的可拉伸器件对推动柔性可拉伸电子的发展至关重要。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的是提出一种基于有机薄膜晶体管的可拉伸突触及其制备方法,可以有效的推动柔性可拉伸电子在生物可植入、人机交互界面和可穿戴等方面的发展。
本发明采用以下方案实现:一种基于有机薄膜晶体管的可拉伸突触,由下至上依次包括可拉伸复合共面栅衬底、褶皱形的有机半导体层以及离子凝胶绝缘层。
进一步地,所述可拉伸复合共面栅衬底是由聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄膜与设置于其上的图案化的共面电极构成。
其中,所述共面电极包括源极、漏极和栅极。
制备时,所述有机半导体层在离子凝胶绝缘层表面,通过将离子凝胶绝缘层从衬底表面剥离,并翻转层压在预拉伸的可拉伸复合共面栅衬底上,然后释放衬底即可获得共面栅结构的有机薄膜晶体管可拉伸突触,其中,层压时需要保证离子凝胶绝缘层和栅极接触,根据离子凝胶的长程极化作用及栅压对离子迁移的调控即可用该器件模拟突触功能。
进一步地,所述图案化的共面电极是结合掩模板通过喷涂碳纳米管(CNTs)制备的,厚度为30 nm至100 nm。
或者,所述图案化的共面电极是结合掩模板通过喷涂银纳米线(AgNW)制备的,厚度为30 nm至100 nm。
进一步地,所述褶皱形(波浪形)的有机半导体层是将半导体层转印到预拉伸的可拉伸复合共面栅衬底然后释放得到的。所述褶皱形(波浪形)纳米纤维有机半导体层可以吸收外力,缓解外力对薄膜的机械损伤,提升薄膜的机械稳定性,从而提升器件的可拉伸能力。
进一步地,所述有机半导体层为纳米纤维薄膜,厚度为30 nm-50 nm。
进一步地,所述离子凝胶绝缘层的厚度为1μm至3μm,通过旋涂或刮涂制备。所述离子凝胶绝缘层,由于自身具有长程极化特性,可以在共面栅结构中实现栅压对沟道载流子的非对准调控,摆脱传统有机薄膜晶体管结构中栅极和源漏电极对准的限制。
进一步地,所述有机半导体层在转印至可拉伸复合共面栅衬底上时经过图案化处理使得所述离子凝胶绝缘层与可拉伸复合共面栅衬底上的栅极接触。
本发明还提供了一种有机薄膜晶体管的可拉伸突触的制备方法,包括以下步骤:
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H01L 半导体器件;其他类目中不包括的电固体器件
H01L51-00 使用有机材料作有源部分或使用有机材料与其他材料的组合作有源部分的固态器件;专门适用于制造或处理这些器件或其部件的工艺方法或设备
H01L51-05 .专门适用于整流、放大、振荡或切换且并具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的;具有至少一个电位跃变势垒或表面势垒的电容器或电阻器
H01L51-42 .专门适用于感应红外线辐射、光、较短波长的电磁辐射或微粒辐射;专门适用于将这些辐射能转换为电能,或者适用于通过这样的辐射进行电能的控制
H01L51-50 .专门适用于光发射的,如有机发光二极管
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H01L51-54 .. 材料选择