[发明专利]一种人工突触晶体管阵列及其调控方法和应用

权利要求书

1.一种人工突触晶体管阵列，其特征在于，由下到上依次设置有衬底层、沟道层和电极层；所述衬底层为硅和二氧化硅；所述沟道层的材料为二硫化钼；电极层的材料为钛和金；衬底层中二氧化硅做栅氧化层，硅做背栅；电极层中钛为粘附层；所述沟道层的制备方法为化学气相沉积法；二氧化硅的制备方式是磁控溅射；所述二氧化硅厚度为285nm；钛的厚度为10nm，金的厚度为100nm，所述电极层整列排布在所述沟道层上；所述化学气相沉积法包括如下步骤：

将衬底层先后在丙酮和异丙醇中超声清洗各5min；

将氧化钼和氯化钠按质量比6:1混合，从而形成钼源前驱体；

按质量份数将255份硫粉作为硫源前驱体；

然后将所述钼源前驱体置于单温区1英寸管式炉的中央，将硫源前驱体置于所述钼源前驱体上游，其中所述钼源与硫源前驱体的距离为23cm；

然后将所述衬底层面对面放置在所述钼源前驱体的下游，其中，所述衬底层的垂直间距为2mm；

将所述管式炉用高纯度氩氢混合气排净管内剩余气体，其中，排气时间为10min；

将所述管式炉用真空泵抽至低压，其中压强为0.4Torr；

向所述管式炉中分别以32-48sccm通入氩气和以4-6sccm通入氢气；

然后将所述管式炉升到生长温度680-780℃，其中升温速率为50℃/min；

在所述管式炉温度升到所述生长温度前1.5min时用加热带将硫粉升到180-250℃；

将所述管式炉在所述生长温度恒温保持半小时，得到样品；

最后将所述管式炉移开，使样品自然冷却至室温。

2.根据权利要求1所述的人工突触晶体管阵列，其特征在于，所述电极层的生长方法为紫外光刻和电子束蒸发。

3.根据权利要求1所述的人工突触晶体管阵列，其特征在于，所述电极层的成型方法为lift-off，其中剥离溶液为丙酮。

4.权利要求1-3任一项所述的人工突触晶体管阵列的调控方法，其特征在于：调控方法包括以下方法：

(1)通过在人工突触晶体管阵列的电极间进行激光照射，激光波长分别为405，520，635,800，850nm；采用这种状态下的人工突触晶体管阵列来模拟人眼对可见光的识别，且将人眼视觉边界拓展至近红外光；

(2)通过在所述人工突触晶体管阵列的电极间照射不同脉冲宽度的单个光脉冲，脉冲宽度从1s逐渐减至5μs；采用这种状态下的人工突触晶体管阵列来模拟生物突触对超短光脉冲的响应；

(3)通过在所述人工突触晶体管阵列的电极间照射不同脉冲宽度的单个光脉冲，脉冲宽度从1s逐渐减至5μs；采用这种状态下的人工突触晶体管阵列来模拟生物突触对超短光脉冲事件的功耗；

(4)通过在所述人工突触晶体管阵列的电极间照射不同功率的单个光脉冲，功率从27.7mW/cm2逐渐减至1mW/cm2；采用这种状态下的人工突触晶体管阵列来模拟人眼对不同光强的响应；

(5)通过在所述人工突触晶体管阵列的电极间照射强度相同间隔时间不同的双光脉冲，间隔从16s逐渐减到0.3s；采用这种状态下的人工突触晶体管阵列来模拟生物突触的双脉冲易化；

(6)通过在所述人工突触晶体管阵列的电极间照射连续的光脉冲，脉冲数目从10个逐渐增长到100个；采用这种状态下的人工突触晶体管阵列来模拟人脑的长期记忆功能和遗忘曲线；

(7)通过在所述人工突触晶体管阵列的电极间照射连续的光脉冲，脉冲频率从0.2Hz逐渐增长到5Hz；采用这种状态下的人工突触晶体管阵列来模拟人脑的长期记忆功能和遗忘曲线；

(8)通过在所述人工突触晶体管阵列的电极间分别输入光脉冲、电脉冲、同时输入光电脉冲和只输入电脉冲；采用这种状态下的人工突触晶体管阵列来模拟人脑的联想学习功能；

(9)通过在所述人工突触晶体管阵列的衬底硅施加电压，从负电压加到正电压；采用这种状态下的人工突触晶体管阵列来模拟负面情绪和正面情绪对人脑记忆功能的影响；

(10)通过对所述人工突触晶体管阵列进行单次和多次字母识别；采用这种状态下的人工突触晶体管阵列来模拟神经视觉成像；

(11)通过对所述人工突触晶体管阵列进行不同图像的依次识别；采用这种状态下的人工突触晶体管阵列来模拟逻辑电路加减计算。

5.权利要求1-3任一项所述的人工突触晶体管阵列在模拟视觉识别和大脑存储相关的生物突触方面的应用。