[发明专利]一种基于聚噻吩的电池型电化学突触晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于聚噻吩的电池型电化学突触晶体管，其特征在于依次包括源电极和漏电极、阴离子存储层、电解质层、阳离子存储层、栅电极；所述阴离子存储层所用材料为P型聚噻吩半导体，即主链包含噻吩单元的共轭聚合物；所述阳离子存储层所用材料为可存储阳离子的有机半导体材料，包括多羰基化合物；所述电解质层所用材料为可为器件正常运行提供充足阴/阳离子的聚合物，由电解质盐、溶剂和凝胶聚合物组成，包括液态或凝胶电解质。

2.根据权利要求1所述的一种基于聚噻吩的电池型电化学突触晶体管，其特征在于所述的主链包含噻吩单元的共轭聚合物，包括聚3,3’’’-二烷基四噻吩（PQT-12）、聚(3-己基噻吩-2,5-二基)（P3HT）、聚[2,5-双(3-十二烷基噻吩-2-基)噻吩[3,2-B]噻吩（PBTTT-C12）、聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)（PEDOT:PSS）、聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-交替-(2,2'-联二噻吩-5,5'-二基)]（F8T2）、聚[(9,9-二辛基芴-2,7-二基)-交替-(2,1,3-苯并噻二唑-4,7-二基)]（F8BT）、聚[(并二噻吩)-交替-(2,5-二(2-辛基十二烷基)-3,6-二(噻吩基)-吡咯并吡咯二酮)]（DPP-DTT）、聚[2,5-二(2-辛基十二烷基) 吡咯[3,4-c]并吡咯-1,4(2H,5H)-二酮 -3,6-基)-交替- (2,2’;5’,2’’,5’’,2’’’-四噻吩-5,5’’’-基)]（PDPP4T）。

3.根据权利要求1所述的一种基于聚噻吩的电池型电化学突触晶体管，其特征在于所述的多羰基化合物包括5,7,12,14-并五苯四酮（Pentacenetetrone）、苝四甲酸二酐（PTCDA）、3,4,9,10－四甲酰二亚胺（PTCDI）、聚(菲啰啉-9,10-二酮-2,7-二基)（Poly-PA）、聚(蒽醌-9,10-二基)（Poly-AQ）、聚(蒽醌-1,5-二基)（Poly-1,5AQ）、聚[(环已-2,5-二烯-1,4-二酮-2,5-二基) -交替-硫]（Poly-BQ-S）、聚[(蒽醌-1,4-二基) -交替-硫]（Poly-AQ-S）、聚[(蒽醌-1,5-二基) -交替-硫]（Poly-1,5AQ-S）、聚[(苯并咪唑基)苯并菲罗啉]（BBL）。

4.根据权利要求1所述的一种基于聚噻吩的电池型电化学突触晶体管，其特征在于所述的电解质盐包括锂盐、锌盐、铵盐、有机盐、离子液体；离子液体包括1-乙基-3-甲基咪唑啉双(三氟甲基磺酰基)亚胺（[EMIM][TFSI]）、1-丁基-3-甲基咪唑二(三氟甲基磺酰)酰亚胺（[BMIM][TFSI]）、1-烯丙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐（[AMIM][TFSI]）或1-丁基1-甲基哌啶双三氟甲磺酰亚胺盐（[PP14][TFSI]）、1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐（[EMIM][OTF]）、1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺盐（[EMIM][DCA]）、1-乙基-3-甲基眯唑硫氢酸盐（[EMIM][SCN]）；溶剂包括碳酸乙酯、水、乙腈、碳酸乙烯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）、丙酮；凝胶所用聚合物包括或聚氧化乙烯（PEO）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚偏氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物（P(VDF-HFP)）、明胶、壳聚糖。

5.根据权利要求1所述的一种基于聚噻吩的电池型电化学突触晶体管，其特征在于所述阴离子存储层通过旋涂工艺制备，其厚度为1-500 nm。

6.根据权利要求1所述的一种基于聚噻吩的电池型电化学突触晶体管，其特征在于所述阳离子存储层通过热蒸发或旋涂工艺沉积制备，其厚度为10-500 nm。

7.根据权利要求1所述的一种基于聚噻吩的电池型电化学突触晶体管，其特征在于所述电解质通过旋涂或刮涂工艺制备，其厚度为1-100 μm。

8.根据权利要求1所述的一种基于聚噻吩的电池型电化学突触晶体管，其特征在于所述源电极、漏电极、栅电极所用材料包括金、铝、银、铜，其厚度为5-200 nm。

9.一种基于聚噻吩的电池型电化学突触晶体管的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：去除基底表面的防尘膜，依次使用丙酮、异丙醇、去离子水进行超声处理，并将超声后的基底进行烘干；

步骤2：在步骤1得到的干净基底上通过真空蒸镀仪进行源漏电极的制备；

步骤3：在步骤2得到的具有源漏电极的基底上用旋涂仪旋涂能存储阴离子的聚合物并退火，得到阴离子存储层；

步骤4：制备离子凝胶电解质，并在烘干后取合适大小，制得电解质层；

步骤5：在步骤4得到的电解质层的基础上进行能存储阳离子的聚合物的蒸镀，制得阳离子存储层；

步骤6：在步骤5得的阳离子存储层上借助于真空蒸镀仪进行栅电极的制备；

步骤7：在步骤3制得的阴离子存储层的基础上，将步骤6得到的蒸有阳离子存储层和栅电极的凝胶电解质层转移到由步骤3后得到的阴离子存储层之上，从而得到了完整结构的电池型电化学突触晶体管；

所述阴离子存储层所用材料为P型聚噻吩半导体，即主链包含噻吩单元的共轭聚合物；所述阳离子存储层所用材料为可存储阳离子的有机半导体材料，包括多羰基化合物；所述电解质层所用材料为可为器件正常运行提供充足阴/阳离子的聚合物，由电解质盐、溶剂和凝胶聚合物组成，包括液态或凝胶电解质。