[发明专利]视觉感知和存储器件及其制备方法和应用

说明书

一种视觉感知和存储器件，包括形成于同一衬底上两个相邻的区域并且串联的电阻转换存储器和光电探测器，其中所述电阻转换存储器包括所述衬底上的第一电极、所述第一电极上的忆阻层和所述忆阻层上的第二电极，所述第二电极延伸到所述光电探测器的区域内；所述光电探测器包括所述衬底上的所述第二电极，所述第二电极上由光敏材料形成的纳米线阵列，其中所述第二电极在所述光电探测器的区域内形成双端电极结构，电极两端呈齿状交替排列。所述器件不仅能够感知外界光线信息，而且能够将这种信息存储起来，便于随时完成信息的提取和再现。

技术领域

本发明属于虚拟现实技术领域，涉及一种视觉感知和存储器件及其制备方法和应用。

背景技术

人体的感觉器官不仅可以感知外界刺激，还能够将这种刺激存储在人体的大脑中，即便是在这种刺激消退之后还能保留对人体产生这种感知的印象。眼睛，作为个体在日常生活中用来接收绝大多数信息的感觉器官，能够通过外界物体表面光线的反射从而分辨出物体的大小、远近、色彩、明暗、形状、表面的光滑粗糙程度等，并将这些信息上传至大脑，产生视觉感知。

在虚拟现实领域，众多科学工作者已经开始了对于视觉系统的模拟研究工作并取得了一定进展[Nature，2008，454，748；Adv.Mater.，2016，28，2201；Adv.Sci.，2016，3，1500435]。尽管当前的一些视觉模拟电子器件已经具备了实时分辨一些特定图形的能力，但是它们仍然存在着很多局限性，例如较低的分辨率、较弱的光感应度和较差的精确度等。最重要的是，目前还没有研究能够真正实现对于视觉系统的模拟工作，因为它们仅仅能感知外界的光线变化，当光线消失后，这种感知迅速消退，而不能将这种信息像人体的视觉系统一样存储记忆起来。因此，进一步研究视觉模拟中信息的存储和再现功能显得尤为迫切。

发明内容

为了克服现有技术和器件的一些缺点，本发明提出了一种用于视觉系统模拟的集成电子器件，以实现对于外界光线的感知和存储功能。

一方面，本发明提供了一种视觉感知和存储器件，包括形成于同一衬底上两个相邻的区域并且串联的电阻转换存储器和光电探测器，其中所述电阻转换存储器包括所述衬底上的第一电极、所述第一电极上的忆阻层和所述忆阻层上的第二电极，所述第二电极延伸到所述光电探测器的区域内；所述光电探测器包括所述衬底上的所述第二电极，所述第二电极上由光敏材料形成的纳米线，其中所述第二电极在所述光电探测器的区域内形成双端电极结构，电极两端呈齿状交替排列。

所述衬底为刚性衬底或柔性衬底，所述刚性衬底的材料选自SiO₂或玻璃，所述柔性衬底选自聚对苯二甲酸乙二酯PET、聚酰亚胺PI、聚氨酯PU或聚二甲基硅氧烷PDMS中的一种。

所述光敏材料为金属氧化物、多元半导体纳米线、有机聚合物或二维材料，优选地，所述金属氧化物为氧化铟，氧化锌，氧化钛等，所述多元半导体纳米线为砷化铟，硫化锑，硫化铟等，所述有机聚合物为聚3-己基噻吩P3HT，苝二酰亚胺PDI等，所述二维材料为石墨烯，二硫化钼，硫化亚锡等。

所述忆阻层的材料选自具有不同电阻状态的金属氧化物，优选地，所述金属氧化物选自氧化铝、氧化铪或氧化硅。

所述第一电极的材料选自金、铜、碳、ITO电极等，所述第二电极的材料选自镍、银、钛等。

另一方面，本发明还提供了一种所述器件的制备方法，包括：

(1)电阻转换存储器的制备：首先在衬底形成第一电极，然后在第一电极形成忆阻层，在忆阻层上方和光电探测器件区域的衬底上形成第二电极，所述第二电极在所述光电探测器的区域内为双端电极结构，电极两端呈齿状交替排列；

(2)光电探测器的制备：在光电探测器的区域内的第二电极上，由光敏材料通过近场静电纺丝形成纳米线阵列，然后退火，降至室温即得所述人工的视觉感知和存储系统。