用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件及制备方法技术方案

本发明专利技术提供一种用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件及制备方法，涉及柔性电子器件的制备技术领域。该柔性电子器件包括：柔性PET衬底(1)；金电极阵列(2)，形成于柔性PET衬底(1)上；光敏材料(3)，形成于金电极阵列(2)上，光敏材料(3)由具有近红外光电特性的苯磺酸改性的Ti3C2T

【技术实现步骤摘要】
用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件及制备方法


[0001]本专利技术涉及柔性电子器件的制备
，尤其涉及一种用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件及制备方法。

技术介绍

[0002]作为人类感知世界的重要器官，眼睛具有几何形状小、分辨率高和精确的图案采集和识别能力，为了模拟眼睛的图像识别功能，相比于传统Si基底，柔性图像传感在仿生人工视觉领域因其优异的柔韧性而备受关注。为了实现对图片的认知与识别，一种模拟人脑视觉区，用于构建人工视觉系统的基于人工神经网络的神经形态视觉系统也逐渐发展起来。
[0003]作为具有类金属特性的新型二维材料，Ti3C2T
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良好的透明度、柔韧性强和导电性高使得其在光电探测器中常作为柔性透明电极使用。但值得注意的是，Ti3C2T
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具有可调谐带隙，通过改性将其带隙打开后可作为器件的光敏层。因此，可以通过苯磺酸的嫁接来改变其带隙结构，使之变为带隙宽度为1.53eV的近红外光敏材料。
[0004]作为首个采用Ti3C2T
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作为光敏材料的光电探测器，配合光刻电极阵列工艺，不但可实现多像素点成像，还可以作为人工神经网络中对图片进行光电信号转化的预处理系统。因此有必要开发一种基于苯磺酸改性的Ti3C2T
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金电极可成像人工神经网络预处理系统，满足人们的实际需要。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件及制备方法。<br/>[0006]本专利技术一方面提供了一种用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件，包括：柔性PET衬底1；金电极阵列2，形成于柔性PET衬底1上；光敏材料3，形成于金电极阵列2上，光敏材料3由具有近红外光电特性的苯磺酸改性的Ti3C2T
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溶液制成。
[0007]可选地，金电极阵列2包括多个等距离地分布于柔性PET衬底1上的叉指电极，叉指电极的数目根据人工神经网络预处理系统中的成像或识别的图像所需的像素点来确定。
[0008]可选地，相邻的两个叉指电极的间距为10微米。
[0009]可选地，光敏材料3的带隙宽度为1.53eV。
[0010]本专利技术另一方面提供了一种用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件的制备方法，包括：步骤S1，提供柔性PET衬底；步骤S2，在柔性PET衬底上通过光刻工艺制备出叉指电极阵列图形；步骤S3，将带有叉指电极阵列图形的柔性PET衬底放到蒸发镀膜机中进行铬和金的蒸镀，剥离后得到金电极阵列；步骤S4，通过重氮化
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亲核反应，将苯磺酸基团嫁接到具有可变带隙的Ti3C2T
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上，获得具有近红外光电特性的S
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Ti3C2T
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溶液；步骤S5，将S
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Ti3C2T
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溶液旋涂到金电极阵列上，干燥后得到S
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Ti3C2T
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金电极图像传感器阵列，用于人工神经网络预处理系统。
[0011]可选地，步骤S1具体包括：将柔性PET材料裁剪为4cm
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4cm的正方形，依次用乙醇和去离子水超声清洗15分钟去除表面杂质，得到柔性PET衬底。
[0012]可选地，在步骤S2中，光刻工艺包括匀胶、坚膜、曝光和显影，叉指电极阵列图形中叉指电极数量为50个
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50个。
[0013]可选地，步骤S3具体包括：通过热蒸发镀膜，将10微米的铬和50微米的金蒸发至叉指电极阵列图形上，通过丙酮进行剥离后，制备出柔性的金电极阵列。
[0014]可选地，步骤S4具体包括：将1.5克Ti3AlC2缓慢加入到13.5毫升去离子水中，搅拌10分钟至充分溶解后，将13.5毫升的HCl和3毫升的HF依次缓慢加入到溶液中，刻蚀24小时；用去离子水进行冲洗至PH值为中性后，获得多层Ti3C2T
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；将1克的多层Ti3C2T
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加入到含有1.5克氯化锂的15毫升去离子水中，充分插层8小时，通过手摇的辅助，在3500rpm、5分钟的条件下用去离子水反复离心清洗至液体呈中性后，收集膨胀的单层或少层Ti3C2T
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；将300毫克对氨基苯磺酸加入到10毫升的Ti3C2T
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中，再向溶液中加入提前预冷的5毫升、1摩尔/升的HCl来提供酸性环境，通氮气30分钟，在此期间保持液体冰冷；将10毫升预冷的亚硝酸钠溶液倒入并搅拌2小时，用去离子水反复离心清洗后，获得苯磺酸改性的Ti3C2T
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溶液。
[0015]可选地，在步骤S5中，干燥包括45
°
烘干。
[0016]与现有技术相比，本专利技术提供的用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件及制备方法，至少具有以下有益效果：
[0017](1)采用改性Ti3C2T
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作为光电器件的活性材料，通过苯磺酸的嫁接来改变其带隙结构，使类金属特性的Ti3C2T
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改性成为带隙宽度为1.53eV的近红外光敏材料，使之在光电领域不仅仅作为电极材料或形成异质结等，拓宽了Ti3C2T
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的应用范围，并且作为碳基材料，使其能更好的与生物兼容。
[0018](2)作为首个采用Ti3C2T
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作为光敏材料的光电探测器，配合传统光刻电极阵列工艺，不仅可实现多像素点(196个像素点)成像，还能作为人工神经网络预处理系统，模拟人眼接收光信号，通过苯磺酸改性的Ti3C2T
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金电极光电探测器的探测，将转化得到的电信号输入人工神经网络中实现对图片的学习、训练和识别功能。经过程序仿真模拟后，人工神经网络对特定图片的识别率可达0.993。
[0019](3)器件阵列在弯曲不同角度后，其光电流和暗电流仅在小范围内合理波动，拥有很好的柔韧性。良好的机械稳定性特征使之在反复弯折近千次的情况下依旧具备成像和信号转化能力，为生物仿生视觉提供了新的思路。
附图说明
[0020]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0021]图1示意性示出了根据本专利技术实施例的用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件的结构图；
[0022]图2示意性示出了根据本专利技术实施例的用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件的制备方法的流程图；
[0023]图3(a)示意性示出了根据本专利技术实施例的柔性电子器件在不同波长照射下的开关比动态循环和开关比具体数据对比图；
[0024]图3(b)示意性示出了根据本专利技术实施例的柔性电子器件在同一波长且不同光功率密度的激光照射下的电流
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时间循环测试图；
[0025]图3(c)示意性示出了根据本专利技术实施例的柔性电子器件在同一波长且不同光功率密度的激本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件，其特征在于，包括：柔性PET衬底(1)；金电极阵列(2)，形成于所述柔性PET衬底(1)上；光敏材料(3)，形成于所述金电极阵列(2)上，所述光敏材料(3)由具有近红外光电特性的苯磺酸改性的Ti3C2T
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溶液制成。2.根据权利要求1所述的用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件，其特征在于，所述金电极阵列(2)包括多个等距离地分布于所述柔性PET衬底(1)上的叉指电极，所述叉指电极的数目根据所述人工神经网络预处理系统中的成像或识别的图像所需的像素点来确定。3.根据权利要求2所述的用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件，其特征在于，相邻的两个所述叉指电极的间距为10微米。4.根据权利要求1所述的用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件，其特征在于，所述光敏材料(3)的带隙宽度为1.53eV。5.一种用于人工神经网络预处理系统的柔性电子器件的制备方法，其特征在于，包括：步骤S1，提供柔性PET衬底；步骤S2，在所述柔性PET衬底上通过光刻工艺制备出叉指电极阵列图形；步骤S3，将带有所述叉指电极阵列图形的柔性PET衬底放到蒸发镀膜机中进行铬和金的蒸镀，剥离后得到金电极阵列；步骤S4，通过重氮化
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亲核反应，将苯磺酸基团嫁接到具有可变带隙的Ti3C2T
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上，获得具有近红外光电特性的S
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Ti3C2T
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溶液；步骤S5，将所述S
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溶液旋涂到所述金电极阵列上，干燥后得到S
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金电极图像传感器阵列，用于人工神经网络预处理系统。6.根据权利要求5所述的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈国震，胡楚乔，李腊，刘伟佳，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：