【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及人工智能领域，具体来说，尤其涉及一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件及其制备方法。
技术介绍
1、人工智能是研究能以人类智能相似的方式做出反应的智能机器及其相关的理论、方法、技术和应用的科学。人类大脑是一个非常复杂的神经网络系统，无数神经元由突触相互连接，实现信息的存储和处理；其工作方式具有经验学习、容错性、自适应性、存算一体等特性，具有效率高和能耗低的特点。作为人脑工作的基本单元，神经突触是神经元之间信息传递的唯一结点；神经元之间的连接效率用可塑性表征，分为短时可塑性和长时可塑性，分别对应短时记忆和长时记忆，是人脑认知、记忆和运算的基础。
2、利用人工突触器件，构建神经网络系统，模拟人脑认知、记忆和运算，开发存、算一体的计算机系统，是人工智能研究的一个重点方向，具有重要的研究意义和应用价值。
3、目前，人工突触器件主要有由忆阻器件和晶体管器件两大类：前者通过电脉冲调制器件电阻(电导)，实现可塑性；后者通过栅压调节载流子浓度，从而调节器件的电响应。这两类器件都是基于电激励，输入与输出的耦合系数固定，不利于复杂运算。因此，设计具有可调控性和非易失性的人工突触器件，提升运算效率和降低能耗，是一个亟需解决的问题。
技术实现思路
1、为了克服以上问题，本专利技术旨在提出一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件及其制备方法，目的在于提升运算效率和降低能耗问题。
2、为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
3、根据本专利技术的一个方面，提
4、所述电子传输层是由镶嵌有磁性纳米颗粒的有机薄膜构成；
5、所述绝缘衬底包括但不限于：本征硅片、玻璃、钛酸锶等常用绝缘衬底；
6、所述金属电极包括但不限于：金电极、铜电极、钴电极；
7、所述平行金属电极之间的距离1-10微米，采用超高真空物理气相沉积技术结合物理掩模方法制备；
8、所述电子传输层中的有机半导体包括但不限于：c60，alq3，红荧烯等；
9、所述磁性纳米颗粒包括但不限于co纳米颗粒、nife纳米颗粒等，粒径1-20纳米，均匀分布在有机半导体中；
10、所述磁性纳米颗粒复合层填充于平行电极沟道之间，采用超高真空共沉积的方法制备；并且，磁性纳米颗粒均匀分布于有机薄膜之中；所述电极与电流源连接；所述磁性纳米颗粒可通过磁场调控磁性，并且诱导复合层电性能发生变化；使所述器件具有多态信号调控性和非易失性的特征，所述多态信号可以是电压信号和电阻信号；
11、所述人工突触原型器件构成陈列，模拟神经元系统。
12、一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件制备方法，该方法具体包括如下步骤：
13、步骤一、衬底准备：将绝缘衬底放入丙酮(99％)中超声振荡15分钟，氮气吹干；再将其放入酒精(99％)中超声振荡15分钟，氮气吹干；最后将衬底放入去离子水中超声振荡15分钟，氮气吹干，放入真空系统备用，避免表面污染；
14、步骤二、平行金属电极制备：在超高真空系统(背底真空<1×10-6pa)中，采用热蒸发沉积和物理掩模技术，沉积平行的金属电极。电极沉积时坩埚温度：金：850-900℃，钴：950-1150℃，铜：800-880℃；沉积速度：
15、步骤三、电子传输层沉积：在超高真空系统(背底真空<1×10-6pa)中，采用热蒸发技术，共沉积有机材料和纳米颗粒，形成复合材料电子传输层。
16、可选地，在清洗干净的衬底上，采用物理掩模沉积多组平行金属电极，再沉积电子传输层，构成原型器件阵列，不限于此，商业化生产可在超净间中，采用微纳加工技术制备表面无污染的电极阵列，进而沉积电子传输层，构成原型器件阵列。
17、可选地，所述步骤二中，采用的热蒸发技术可以是电阻丝加热，或电子束加热其中任意一种。
18、可选地，所述步骤三中，通过坩埚温度分别调控有机材料和磁性纳米颗粒的生长速度，以优化有机复合层中纳米颗粒含量、粒径和分布，优化器件性能。
19、可选地，所述磁性纳米颗粒的含量为1％-20％。
20、相较于现有技术，本申请具有以下有益效果：
21、采用超高真空原位成型的方法，减少界面污染，提高器件性能；采用超高真空共沉积的方法，实现有机磁性纳米颗粒层的共沉积，可以有效调控磁性纳米的粒度、分布和浓度，进一步优化器件性能。
22、本专利技术专利中采用有机纳米颗粒复合层传导电子，利用金属纳米颗粒形成微电容电极，实现多电导态及其脉冲电流的可调控性；利用磁性材料实现磁场调控和非易失性，赋予器件多场可调控特性。
23、本专利技术专利提供的一种基于有机磁性纳米颗粒层的人工突触器件，通过脉冲电流或磁场，实现器件的多电导态(多阻态)和记忆特性，模拟生物突触的可塑性。
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1.一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件，其特征在于，该人工突触器件由绝缘衬底上一对平行的金属电极和一层电子传输层构成；
2.根据权利要求1所述的一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件，其特征在于，所述磁性纳米颗粒包括但不限于Co纳米颗粒、NiFe纳米颗粒等，粒径1-20纳米，均匀分布在有机半导体中；
3.一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件制备方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件制备方法，其特征在于，在清洗干净的衬底上，采用物理掩模沉积多组平行金属电极，再沉积电子传输层，构成原型器件阵列；不限于此，商业化生产可在超净间中，采用微纳加工技术制备表面无污染的电极阵列，进而沉积电子传输层，构成原型器件阵列。
5.根据权利要求3所述的一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件制备方法，其特征在于，所述步骤二中，采用的热蒸发技术可以是电阻丝加热，或电子束加热其中任意一种。
6.根据权利要求3所述的一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件制备方法，其特征在于，所述步骤三中，通过坩埚温度分
7.根据权利要求6所述的一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件制备方法，其特征在于，所述Co纳米颗粒的含量为1％-20％。
...【技术特征摘要】
1.一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件，其特征在于，该人工突触器件由绝缘衬底上一对平行的金属电极和一层电子传输层构成；
2.根据权利要求1所述的一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件，其特征在于，所述磁性纳米颗粒包括但不限于co纳米颗粒、nife纳米颗粒等，粒径1-20纳米，均匀分布在有机半导体中；
3.一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件制备方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种有机磁性纳米颗粒层人工突触器件制备方法，其特征在于，在清洗干净的衬底上，采用物理掩模沉积多组平行金属电极，再沉积电子传输层，构成原型器件阵列；不限于此，商业化生产可...
【专利技术属性】
技术研发人员：方梅，古子洋，肖柱，李周，李珂铭，吴彤，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：
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