[发明专利]一种低功耗织物型神经形态器件及其制备方法

说明书

本发明公开一种低功耗织物型神经形态器件及其制备方法。该低功耗织物型神经形态器件包括：基底，其为金属织物；有机栅介质层，其为有机绝缘聚合物薄膜，包覆在所述基底上，仅露出基底端部；沟道层，其为有机半导体聚合物薄膜，包覆在所述有机栅介质层上；两组源电极和漏电极，彼此间隔呈半包覆状分布在所述沟道层上，源电极和漏电极的截面为半圆形；利用电学脉冲序列作为信号源向所述基底施加刺激，记录所述源电极和所述漏电极的电导变化，实现一端对两端的神经形态特性的模拟，完成神经计算与存储。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种低功耗织物型神经形态器件及其制备方法。

背景技术

织物电子作为一种新型的可穿戴电子器件，可直接内嵌在纺织品上以实现基于衣物的智能电子应用。相比于传统的柔性电子，织物电子更加贴近于可穿戴应用场景，制备工艺与衣物兼容，极大程度地节省了工艺成本，对于新型柔性电子的发展具有重要意义。

在信息飞速发展的时代，大规模并行计算、高能效、低功耗以及灵活的人脑计算系统具有打破传统计算机架构的潜力。人脑中的神经突触是具有计算和记忆功能的神经电路中的核心单元。因此，为了实现低功耗的神经形态计算，探索人工神经突触是至关重要的一步。常见的神经突触多基于一个突触前端对应一个突触后端的结构，开发一个突触前端对应多个突触后端的结构将极大程度地提高神经形态器件在面临复杂问题时的计算效率。

神经形态晶体管具有三端的结构，通过在栅极施加电压脉冲序列，在源漏极记录响应电流，可以实现突触功能的模拟。然而，考虑到织物电子特殊的一维线状结构与可穿戴应用场景，需要选取合适的材料体系、设计特定的晶体管结构以将其制备在织物基底。

发明内容

本发明公开一种低功耗织物型神经形态器件，包括：基底，其为金属织物；有机栅介质层，其为有机绝缘聚合物薄膜，包覆在所述基底上，仅露出基底端部；沟道层，其为有机半导体聚合物薄膜，包覆在所述有机栅介质层上；两组源电极和漏电极，彼此间隔呈半包覆状分布在所述沟道层上；利用电学脉冲序列作为信号源向所述基底施加刺激，记录所述源电极和所述漏电极的电导变化，实现一端对两端的神经形态特性的模拟，完成神经计算与存储。

本发明的低功耗织物型神经形态器件中，优选为，所述金属织物为Pt，Au，Al，Pd，Ni，Ti。

本发明的低功耗织物型神经形态器件中，优选为，所述有机绝缘聚合物薄膜为PMMA，PDMS，PI。

本发明的低功耗织物型神经形态器件中，优选为，所述有机半导体聚合物薄膜为并五苯，DNTT，PDVT-10。

本发明的低功耗织物型神经形态器件中，优选为，所述源电极和所述漏电极的间距为30μm～100μm。

本发明还公开一种低功耗织物型神经形态器件制备方法，包括以下步骤：准备金属织物作为基底；在所述基底上包覆有机绝缘聚合物薄膜，仅露出基底端部，作为有机栅介质层；在所述有机栅介质层上包覆有机半导体聚合物薄膜作为沟道层；在所述沟道层上形成彼此间隔呈半包覆状的两组源电极和漏电极，利用电学脉冲序列作为信号源向所述基底施加刺激，记录所述源电极和所述漏电极的电导变化，实现一端对两端的神经形态特性的模拟，完成神经计算与存储。

本发明的低功耗织物型神经形态器件制备方法中，优选为，所述金属织物为Pt，Au，Al，Pd，Ni，Ti。

本发明的低功耗织物型神经形态器件制备方法中，优选为，所述有机绝缘聚合物薄膜为PMMA，PDMS，PI。

本发明的低功耗织物型神经形态器件制备方法中，优选为，所述有机半导体聚合物薄膜为并五苯，DNTT，PDVT-10。