[发明专利]一种基于勃姆石的新型透明伤害感受器的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于勃姆石的新型透明伤害感受器的制备方法，包括：在清洁的玻璃片、硅片或高分子材料基片上沉积导电膜层作为底电极；将镀有底电极的基片表面旋涂勃姆石薄膜作为功能介质层；将镀有底电极和功能介质层的基片表面沉积金属薄膜作为顶电极，得到含有底电极、勃姆石薄膜功能介质层和顶电极的三明治结构的新型透明伤害感受器。本发明的有益效果是：本发明制备的基于勃姆石的新型伤害感受器，可以实现生物伤害感受器的致敏、脱敏、痛觉过敏和异常性疼痛行为；此外，基于良好生物生物相容性的AlOOH器件作为伤害感受器可以促进高性能神经形态器件的设计和生物集成，并进一步推动未来人工智能领域的发展。

技术领域

本发明涉及电子器件技术领域，更确切地说，它涉及一种基于勃姆石的新型透明伤害感受器的制备方法。

背景技术

基于忆阻器的存储和计算集成的优势成功为仿生内存计算提供更高效的替代方案，并能够实现在生物系统中观察到的伤害感受器的典型行为，例如如疼痛敏感、脱敏、异常性疼痛和痛觉过敏。其中，异常性疼痛是指设备通常对微弱刺激无反应，但在受伤后，伤害感受器会降低其疼痛阈值并对先前的微弱刺激作出反应。痛觉过敏是指对弱刺激的反应增加。这种新型人工伤害感受器系统可以为未来高性能智能和低功耗传感系统的开发做出贡献，例如视觉假肢、人造眼睛和类人机器人，具有广阔的前景。

但目前的报道中展示的大多数的伤害感受器都存在电铸电压高、开关比低、稳定性差等问题，以及需要高幅度和宽度的刺激电压脉冲来模拟伤害感受器的典型动作，这并不适用于节能应用和器件集成。同时，文献报道的伤害感受器大都由脆性和不具有生物相容性无机材料制成，这些器件无法满足人们对可穿戴或植入式需求的期望。

勃姆石(AlOOH)是一类具有良好生物相容性和在室温下具有高质子迁移率的层状结构的金属氢氧化物。在外电场刺激下，AlOOH层之间的OH键的长度可以根据电场强度的动态变化而变化，从而导致勃姆石层之间的质子迁移能垒发生变化，进而导致其阻值的变化。目前的人工伤害感受器多为依靠氧化物内部氧空位缺陷的迁移来调节器件的电导率。相较于传统氧化物，勃姆石通过调节OH键的长度实现的电导率变化，这种有趣的响应模式，更加迅速和节能，可以大大降低设备的能耗，同时有效解决伤害感受器作用的大幅度刺激电压脉冲的问题，并进一步消除传统氧化物内部氧空位传输缓慢导致的响应延迟。同时勃姆石具有良好的生物安全记录，是美国食品药品监督管理局(FDA)批准的各种人体疫苗中唯一的无机佐剂。所有这些特征都表明勃姆石是一种非常有前景用于构建人工伤害感受器的材料。但迄今为止，研究领域尚无基于勃姆石的伤害感受器的相关报道。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种基于勃姆石的新型透明伤害感受器的制备方法，该方法制得的基于勃姆石的新型透明伤害感受器，可以实现生物伤害感受器的致敏、脱敏、痛觉过敏和异常性疼痛行为。基于良好生物生物相容性的AlOOH基器件作为伤害感受器可以促进高性能神经形态器件的设计和生物集成，并进一步推动未来人工智能领域的发展。

第一方面，提供了一种基于勃姆石的新型透明伤害感受器的制备方法，包括：

步骤1、在清洁的玻璃片、硅片或高分子材料基片上沉积导电膜层作为底电极；所述高分子材料基片包括PET基片和PPMA基片；

步骤2、将步骤1得到的镀有底电极的基片表面旋涂勃姆石薄膜作为功能介质层；

步骤3、将步骤2得到的镀有底电极和功能介质层的基片表面沉积金属薄膜作为顶电极，得到含有底电极、勃姆石薄膜功能介质层和顶电极的三明治结构的新型透明伤害感受器。

作为优选，步骤1中，所述导电膜层的材料包括：氧化物导电陶瓷、惰性金属或活性金属；所述氧化物导电陶瓷包括ITO和FTO；所述惰性金属包括Au和Pt；所述活性金属包括Ag、Al和Cu。

作为优选，步骤1中，采用磁控溅射或真空蒸镀的方法沉积底电极，所述底电极的厚度在≥50nm。

作为优选，步骤2包括：