[发明专利]一种铁电柔性逻辑运算器件及其制造方法

说明书

本发明提供了一种铁电柔性逻辑运算器件及其制造方法，铁电柔性逻辑运算器件包括运算器本体，运算器本体包括柔性铁电薄膜。柔性铁电薄膜由铁电高分子材料制成。制造铁电柔性逻辑运算器件时，首先构建铁电逻辑门，形成运算真值表；再根据运算真值表，采用铁电高分子材料选择不同的极化方式进行运算。本发明提供的铁电柔性逻辑运算器件制备过程简易，成本低廉，有效简化电路、减少误码率、增加运算效率。除此之外，本发明在非二进制逻辑中(三进制逻辑、混沌逻辑等)仍保留普通的双目运算很难实现的搭建完整逻辑体系的可能性。

技术领域

本发明属于铁电器件技术领域，涉及铁电运算器件，具体涉及一种铁电柔性逻辑运算器件及其制造方法。

背景技术

如果一种晶体在没有外加电场的情况下仍然存在自发的极化强度，并且自发极化强度的方向能被外加电场改变而重新取向，这样的晶体就具有铁电性，这样的晶体称为铁电体。偏氟乙烯(VDF)基铁电高分子作为一种多能量耦合的功能材料，以其优异的介电性能，已经被报道应用于能量存储、换能执行、电制冷、信息存储、生物传感等器件中。(可参考文献(Chen X,Han X,Shen Q D.PVDF-Based Ferroelectric Polymers inModernFlexible Electronics.Adv.Elec.Mater.,20171600460.)基于铁电高分子器件的发展在新一代的科技浪潮的面前机遇与挑战并存。如何站在更加现代化的角度去开发基于铁电高分子的器件在新场景下的新功能成为了亟待解决的重要问题。随着电子器件科技的发展，人们对其方方面面的功能性提出了越来越高的要求。其中最令人关注的，则是在已处于瓶颈的电子计算机领域的新突破。

随着科学家不断的探索，电子设备和机器人在当今社会中承担着越来越多的任务。人工智能作为人们对电子产品的最高期望，是指像人类一样学习和思考的能力。为了进一步发展人工智能，科学家开始研究脑神经元，以了解人脑如何深入工作。将人工智能和神经科学相结合，有望为这两个领域带来益处。脑神经元工作的物理机制是神经元极性的改变与传递。因此，建立基于仿生极化信号的逻辑计算系统有助于进一步探索和发展模拟大脑思维的人工智能。

近年来，由于柔性电子产品的耐磨性和便携性而引起了人们的极大兴趣。铁电聚合物已被开发为一种具有适当残留极化的柔性材料，可以通过仿生极化信号与神经元细胞进行通信。由铁电聚合物构成的计算设备，即使在分子尺度上也能保持极化，这将为智能电子设备的灵活性和小型化提供一种新方法。

基于铁电聚合物，在计算机存储领域已有一些相关研究。例如，申请人前期申请的专利号为ZL201310115261.3，名称为“一种压电力显微镜探针实现的高密度铁电数据存储方法”的中国专利，提供了一种在铁电高分子薄膜上进行数据存储的方法。申请号为CN201480034917.1，名称为“铁电存储器设备”的中国专利，亦提供了一种可行的铁电存储器设备方案。但目前，铁电聚合物尚未在计算中进行相关结合与应用。

计算是产生复杂的、状态响应电路的基本功能。发展用于现代计算的基于晶体管的集成电路是一个巨大的成功。但是，通过连续小型化来提高计算性能的方法正接近物理极限，如散热、量子不确定性、微加工技术的瓶颈。一个可选的方案是考虑可重新配置的逻辑元件，以克服当前逻辑计算硬件系统的严格体系结构。逻辑元件的重新分配使智能硬件系统具有更高的计算效率。可以相对于任何计算机应用容易地优化这种功能灵活的处理器。在传统处理器中，逻辑计算模块总是很繁重，因为它们是由仅一种逻辑元素(通常是“与非门”，NAND)反复重组产生的。这通常会导致某些简单的计算操作需要组装太多的逻辑门。例如，用于确定输入是否相等的等价门(也称为NXOR，记为⊙)始终需要执行5个NAND门，这会浪费计算时间和空间。因此，如果基本逻辑门可以以智能的方式进行重组，则将提高计算性能。而现有技术，尚无相应解决方案。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种铁电柔性逻辑运算器件及其制造方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：