[发明专利]自供电多栅极人工突触晶体管的制备方法和触觉学习

权利要求书

1.自供电多栅极人工突触晶体管的制备方法，其特征在于：所述自供电多栅极人工突触晶体管包括摩擦纳米发电机和人工突触晶体管装置；所述摩擦纳米发电机包括下基板（100）、下电极（110）、介质层（120）、上电极（130）和上基板（140），所述下电极设于下基板上；所述介质层设于下电极上；所述上电极设于上基板上，上电极、下电极处均引出供电导线；

所述人工突触晶体管装置包括衬底（150）、栅介质层（160）、有机半导体层（170）、源电极（190）和漏电极（180）；所述栅介质层设于衬底上，所述有机半导体层设于栅介质层上，栅介质层处设有栅极电极，所述源电极和漏电极分别设于有机半导体层上的两端；

所述人工突触晶体管装置的漏电极为输出端；源电极和栅极为信号输入端；源电极、栅极分别与摩擦纳米发电机引出的供电导线相连；信号输入端接受的输入信号为摩擦纳米发电机产生的电压，该突触晶体管的输出信号为经漏电极读取的沟道电流。

2.根据权利要求1所述的自供电多栅极人工突触晶体管的制备方法，其特征在于：所述人工突触晶体管装置的源电极接地；所述源电极与摩擦纳米发电机下电极引出的供电导线相连；所述栅极电极与摩擦纳米发电机上电极引出的供电导线相连；所述输出信号为向漏电极施加突触晶体管装置的工作电压后读取的沟道电流；所述沟道电流的大小只受到摩擦纳米发电机产生的电压脉冲的影响。

3.根据权利要求1所述的自供电多栅极人工突触晶体管的制备方法，其特征在于：所述人工突触晶体管装置的制备方法包括摩擦纳米发电机制备和人工突触晶体管装置制备；

所述摩擦纳米发电机制备包括以下步骤；

A1、把两块大小约为2 cm×2 cm 的PET 基板清洗干净，作为摩擦纳米发电机的上基板、下基板；

A2、利用磁控溅射在已经清洗干净的基板上溅射金属形成为摩擦纳米发电机的上电极、下电极；

A3、用胶头滴管取充分混合的PDMS溶液旋涂在步骤A3溅射处理所得的下电极上，旋涂速度为1000rpm/min，时间为60s；旋涂完后在120°下退火2 h，形成厚度为100 um的介质层，得到摩擦纳米发电机；

所述人工突触晶体管装置制备包括以下步骤；

B1、把大小约为1.5 cm×1.5 cm带有100nm SiO₂的硅片分别在丙酮和异丙醇中分别超声清洗十分钟后，用去离子水洗净然后氮气吹干后作为人工突触晶体管装置的衬底；

B2、用1ml注射器取充分溶解的离子凝胶溶液旋涂在步骤B1洗净的衬底上；

旋涂速度为4000rpm/min，时间为60s；

旋涂完后在真空箱中真空退火10 h ,退火温度为120℃；得到栅介质层；

B3、将半导体聚合物材料PDVT-10以10 mg/ml的配比溶解于三氯甲烷溶剂中，以此溶液为有机半导体层材料采用旋涂方式制备在步骤B2中所得的离子凝胶上；

旋涂速度为1000 rpm/min，时间为60 s，然后在150℃下退火10 min，得到厚度为100nm的有机半导体层薄膜，即为有机半导体层；

B4、采用真空蒸发沉积的方式利用专用掩膜板在步骤B3中所得的有机半导体层上溅射出宽为1 mm，厚度为50 nm的金作为源、漏电极，得到人工突触晶体管装置。

4.根据权利要求3所述的自供电多栅极人工突触晶体管的制备方法，其特征在于：所述摩擦纳米发电机的上、下基板的尺寸均为2 cm×2 cm；所述摩擦纳米发电机下电极和上电极的材质为铜或其他金属材料，厚度为100 nm；所述摩擦纳米发电机的介质层为PDMS、PMMA或其他介质层，厚度为100 um；

所述人工突触晶体管装置的衬底的尺寸为1.5 cm×2 cm，其清洗的方法为；在丙酮、异丙醇及去离子水中分别超声清洗十分钟后，用氮气吹干；所述突触晶体管的栅介质层为离子凝胶，厚度为500 nm至2000 nm；所述有机半导体层为有机聚合物半导体材料,厚度为30nm至100 nm；所述源极和漏极的材质为金或其他金属材料，厚度为20 nm至80 nm。

5.根据权利要求2所述的自供电多栅极人工突触晶体管的制备方法，其特征在于：所述人工突触晶体管装置以多个不同的栅极与多个摩擦纳米发电机提供的栅极电压相互连接。