[发明专利]用于仿生视觉系统的柔性光电感知器件及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于仿生视觉系统的柔性光电感知器件，包括柔性衬底、底部栅电极、底部介电层、光电响应层、源电极、漏电极、顶部介电层和顶部栅电极，所述底部栅电极、底部介电层、光电响应层、顶部介电层和顶部栅电极依次叠设在柔性衬底上，所述源电极、漏电极分别设于光电响应层上，与光电响应层形成电接触；所述光电响应层位于顶、底部介电层中间，形成DGBC器件架构；所述光电响应层采用可调谐带隙的TIPS‑并五苯有机半导体材料，以实现光电响应波长与人眼可感知光波长相匹配。该柔性光电感知器件有利于模拟生物突触行为，实现仿生光电感知功能。

技术领域

本发明属于仿生视觉技术领域，具体涉及一种用于仿生视觉系统的柔性光电感知器件及其制备方法。

背景技术

人工智能在现代生活的各个方面，例如在自动驾驶汽车、物联网、智慧城市、智能家居和人脸自动识别等应用场景中，扮演着越来越重要的角色。人工智能系统进一步发展的关键挑战在于仿生视觉系统（仿生眼）的突破。目前开发的仿生眼系统多数是机器视觉系统，主要由两个模块组成，即用于捕获视觉图像的外部摄像头模块和用于执行智能图像处理的内部处理器模块。这类系统的固有缺陷是电路复杂、响应时间长、功耗高、体积大。相反，人体神经系统能够以超低的功耗实现精准高效智能感知，其主要依靠生物突触释放兴奋性或抑制性神经递质对外部环境刺激做出反应，实现对外部信息的传输、整合、处理。开发类生物突触功能的人造电子神经突触，使其能够在不需要外部图像捕捉器和图像处理器的情况下实现仿生光电感知功能至关重要。因此，柔性仿生光电感知器是一个很有前途的解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于仿生视觉系统的柔性光电感知器件及其制备方法，制备的柔性光电感知器件有利于模拟生物突触行为，实现仿生光电感知功能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于仿生视觉系统的柔性光电感知器件，包括柔性衬底、底部栅电极、底部介电层、光电响应层、源电极、漏电极、顶部介电层和顶部栅电极，所述底部栅电极、底部介电层、光电响应层、顶部介电层和顶部栅电极依次叠设在柔性衬底上，所述源电极、漏电极分别设于光电响应层上，与光电响应层形成电接触；所述光电响应层位于顶、底部介电层中间，形成DGBC器件架构；所述光电响应层采用可调谐带隙的TIPS-并五苯有机半导体材料，以实现光电响应波长与人眼可感知光波长相匹配。

进一步地，所述柔性衬底采用PET柔性材料制成。

进一步地，所述底部栅电极、源电极、漏电极、顶部栅电极的材料为金属、金属合金、导电金属化合物或导电化合物半导体中的一种。

进一步地，所述源电极、漏电极的厚度为10～150nm。

进一步地，所述光电响应层的厚度为10～100nm。

进一步地，所述底部介电层采用宽禁带SU-8介电材料制成，厚度为240～800nm。

进一步地，所述顶部介电层采用宽禁带Cytop介电材料制成，厚度为100～500nm。

本发明还提供了上述用于仿生视觉系统的柔性光电感知器件的制备方法，包括以下步骤：

(1) 在柔性衬底上溅射沉积底部金层，通过刻蚀工艺形成底部栅电极；

(2) 旋涂SU-8材料作为底部介电层；

(3) 在底部介电层上溅射沉积金层，并利用刻蚀工艺图案化形成漏电极和源电极；

(4) 旋涂OSC FlexOS溶液在底部介电层上，形成有机沟道层，作为光电响应层，然后退火；

(5) 在光电响应层上旋涂AGC Cytop材料作为顶部介电层；

(6) 在顶部介电层上沉积金层，并刻蚀去除多余的顶部介电层和光电响应层，形成顶部栅电极。