【技术实现步骤摘要】
本专利技术总体地涉及人工突触，具体地涉及一种电解质栅晶体管人工突触及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着人工智能时代的来临，对于大数据的处理要求也越来越高，基于传统冯诺依曼架构的计算机由于存算分离大大限制了其计算速度，并且造成巨大的能源消耗，占用面积大，实际应用成本高。然而人脑作为存算一体的超级计算机，并且功耗低只有约20瓦，且体积小约，因此，类脑计算逐渐吸引了广大研究者的兴趣。
2、人脑的学习和记忆是通过生物突触之间的连接强度的动态变化发生的，近年来，大量的电子器件被构筑出来模拟突触可塑性以期其在类脑神经形态工程中的突破和应用，其中晶体管这类三端器件电导状态的调节和读取一般分别通过栅电极和漏极完成，能够同时执行信号传输和自学习的特点，还具有稳定性好、测试参数相对可控、运行机制清晰、可由多种材料构成等优点。
3、目前研究广泛的突触晶体管包括电解质栅晶体管、铁电晶体管和浮栅晶体管。其中电解质栅晶体管在栅极电场的作用下, 电解质中的阴阳离子发生定向移动, 并且分别在电解质和栅极、电解质和沟道的界面处积累，当施加到栅极的电压达到一定程度时，电解质中的离子可能穿过电解质和沟道的界面，对沟道进行电化学掺杂或者与沟道发生电化学反应, 从而实现对沟道电导的非易失性调控。电解质栅晶体管在电场下的离子迁移和掺杂，类似于生物体突触中神经递质的释放，因此这种突触晶体管也是目前研究的主流方向之一。
4、然而目前基于有机半导体沟道材料的电解质栅晶体管由于其多层结构制备繁琐，空气稳定性差，开态电流小导致信噪比小，且延迟
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种电解质栅晶体管人工突触及其制备方法和应用。
2、本专利技术的技术方案是，首先提供了一种电解质栅晶体管人工突触，包括具有沟道的源漏电极；其中，沟道区域位置设置有聚合物半导体薄膜，聚合物半导体薄膜的材料为聚(2,5-双噻吩并[3,2-b]噻吩)基聚合物，聚(2,5-双噻吩并[3,2-b]噻吩)基聚合物具有如式(a)所示的结构；
3、（a）
4、其中r1和r2各自独立为h、羟基、羧基、烃基、含有异原子烃基中的一种，n表示所示单元的重复个数。
5、进一步的，上述烃基和含有异原子烃基中的烃基均包括：链烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基中的一种或多种的组合；含有异原子烃基指烃基结构中含有以下基团中的一个或多个：–o–、–s–、–nh–、–co–、–coo–、–oco–、–oco–o–、–so2–、–s–co–、–co–s–、oh–、cooh–、卤素-。
6、进一步的，本专利技术的电解质栅晶体管人工突触还包括绝缘基底、侧栅电极和固态电解质薄膜；源漏电极和侧栅电极分别设置绝缘基底上表面不同位置；聚合物半导体薄膜设置在源漏电极的沟道范围内且覆盖源漏电极的沟道上表面或者仅设置在沟道下表面；侧栅电极直接与绝缘基底连接；固态电解质薄膜设置在沟道上表面且延伸至侧栅电极上表面。
7、进一步的，上述固态电解质薄膜包括离子液体和聚合物基质，固态电解质薄膜的厚度100微米到2000微米；离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰)酰亚胺、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二乙基甲基-(2-甲氧乙基)铵基双(三氟甲磺酰基)酰亚胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷双(三氟甲磺酰)亚胺中的一种或几种；聚合物基质为聚（偏二氟乙烯-co-六氟丙烯）、聚（苯乙烯-b-甲基丙烯酸甲酯-b-苯乙烯）、聚氧化乙烯、聚丙烯腈中的一种或几种；源漏电极和侧栅电极的材质为金、银、铝、铬中的一种或多种。
8、本专利技术还提供了上述电解质栅晶体管人工突触的制备方法，可以采用下述方法中的一种：
9、方法一、包括以下步骤：
10、s1、提供洁净的绝缘基底；
11、s2、在绝缘基底的上表面一侧蒸镀沉积侧栅电极，另一侧蒸镀沉积具有沟道的源漏电极；
12、s3、在源漏电极的沟道区域内旋涂聚合物半导体的溶液以制备聚合物半导体薄膜；
13、s4、将固态电解质薄膜转移到漏源电极的沟道上表面区域且和侧栅电极连接，得到离子栅晶体管人工突触；
14、方法二、包括以下步骤：
15、a）提供洁净的绝缘基底；
16、b）在绝缘基底上预定的源漏电极设置区域上表面旋涂聚合物半导体的溶液以制备聚合物半导体薄膜；
17、c）在绝缘基底上预定的侧栅电极区域蒸镀沉积侧栅电极，在聚合物半导体薄膜上表面蒸镀沉积具有沟道的源漏电极，沟道区域表面的聚合物半导体薄膜裸露；
18、d）将固态电解质薄膜转移到沟道区域上表面且和侧栅电极连接，得到离子栅晶体管人工突触。
19、进一步的，上述步骤s1或步骤a）中的绝缘基底为玻璃基底、二氧化硅基底、聚对苯二甲酸乙二醇酯基底、聚酰亚胺基底中的一种；得到洁净的绝缘基底的方法为：用去离子水、丙酮、异丙醇和乙醇中的一种或多种的混合，对绝缘基底进行超声清洗，然后氮气吹扫后，烘干，用紫外臭氧处理烘干后的绝缘基底，得到洁净的绝缘基底。
20、进一步的，上述步骤s3或步骤b）中的聚合物半导体的溶液使用的溶剂为甲苯、氯苯、邻二氯苯、对二氯苯和氯仿中的一种或者多种；聚合物半导体薄膜的制备步骤包括：将聚合物半导体薄膜的材料与溶剂混合，在70-100℃下加热1-4 h得到混合溶液；将混合溶液旋涂于预定位置，转速为1000-5000 rqm，旋涂时间30-70 s，得到聚合物半导体薄膜；聚合物半导体溶液的浓度为。
21、进一步的，上述步骤s3和步骤d）中的固态电解质薄膜的制备原料包括离子液体、聚合物基质和溶剂，溶剂为丙酮、n,n-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种；其中离子液体、溶剂和聚合物基质的质量比为（3-5）：（0.5-2）：（6-10）。
22、进一步的，上述固态电解质薄膜的制备步骤包括：将离子液体、溶剂和聚合物基质混合，在50-80 ℃下加热1-4 h得到混合溶液；将混合溶液旋涂在玻璃片上，旋涂转速300-800 rqm，旋涂时间30-60 s，得到电解质薄膜；将电解质薄膜在真空烘箱中60-80 ℃下加热12-24 h后，裁剪成能够覆盖住沟道区域和侧栅电极的长条形。
23、本专利技术还提供了上述电解质栅晶体管人工突触的应用，作为计算机组件应用于大数据的同步储存和运算中。
24、相对于现有技术，本专利技术具有如下有益效果：
25、（1）相对于使用或高分子聚合物如（聚甲基丙烯酸脂）做栅极电介质，本专利技术使用具有高电容的固态电解质薄膜，所述突触晶体管的驱动电压低（可使用4v电压编程），该值远远小于三端存储器中使用的编程电压，具有更低的功耗。
26、（2）由于使用离子可移动的电解质，离子可以迁移到设置在本专利技术沟道上表面或者下表面的聚合物半导体薄膜中产生体掺杂，且本专利技术使用pbttt材料作为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电解质栅晶体管人工突触，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的电解质栅晶体管人工突触，其特征装在于，
3.根据权利要求1所述的电解质栅晶体管人工突触，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的电解质栅晶体管人工突触，其特征在于，
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的电解质栅晶体管人工突触的制备方法，其特征在于，采用下述方法中的一种：
6.根据权利要求5所述的电解质栅晶体管人工突触的制备方法，其特征在于，
7.根据权利要求5所述的电解质栅晶体管人工突触的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求5所述的电解质栅晶体管人工突触的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的电解质栅晶体管人工突触的制备方法，其特征在于，所述固态电解质薄膜的制备步骤包括：
10.一种如权利要求1-4中任一项所述的电解质栅晶体管人工突触的应用，其特征在于，作为计算机组件应用于大数据的同步储存和运算中。
【技术特征摘要】
1.一种电解质栅晶体管人工突触，其特征在于，
2.根据权利要求1所述的电解质栅晶体管人工突触，其特征装在于，
3.根据权利要求1所述的电解质栅晶体管人工突触，其特征在于，
4.根据权利要求3所述的电解质栅晶体管人工突触，其特征在于，
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的电解质栅晶体管人工突触的制备方法，其特征在于，采用下述方法中的一种：
6.根据权利要求5所述的电解质栅晶体管人工突触的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，殷小东，程海峰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。