[发明专利]基于功能化聚噻吩类的人工突触器件及制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种基于功能化聚噻吩类导电聚合物的人工突触两端器件及制备方法和应用。其制备方法是在功能化噻吩单体的溶液中采用电化学聚合的方法在电极表面生成薄膜作为人工突触器件的功能层，然后在功能层薄膜上面热蒸发一层导体作为上电极，形成三明治的器件结构。其中所述电极为金、银、铜、铝、铟锡氧化物等导体。本发明所制备的人工突触器件能够实现生物突触相似的功能，具有低功耗，响应快等优点。其制备方法操作步骤简单，成本低，易于实施，并且安全、环保。

技术领域

本发明涉及人工突触器件制备技术领域，特别是一种基于功能化聚噻吩类导电聚合物的两端人工突触器件的制备方法。

背景技术

人脑是能量消耗极低的最有效的信息处理系统。它通过神经网络以并行方式存储和处理大量信号，其中突触通过调整突触权重发挥模拟逻辑，记忆和学习的功能作用。受突触的生物学功能的启发，构建人工突触装置以获得低能耗和高效率的神经形态网络已经取得了巨大的效果。自Diorio等人在1996年提出了一种基于浮栅硅晶体管的人工突触装置以来，已经构建了各种装置来模仿基于不同机制的生物突触的功能，例如金属氧化物电阻忆阻器，相变存储器，铁电器件和场-效应晶体管(FET)。生物突触的功能各种功能，包括长时程增强(LTP)，长期抑制(LTD)，峰值时间依赖性可塑性(STDP)和峰值速率依赖性可塑性(SRDP)，都能够通过这些设备成功实现。与无机材料相比，有机电材料具有低成本、柔性和可定制的优点，适合于通过化学合成来应用。此外，有机电子器件的制造工艺相对便宜，并且与传统的微电制造技术兼容。尽管有机人工合成领域取得了很大进展，但在这一领域仍存在巨大挑战，包括材料，稳定性，速度和能耗。

发明内容

本发明目的是提供一种基于功能化聚噻吩类导电聚合物的人工突触器件及制备方法，该器件能够模拟生物突触的行为，实现双脉冲易化(PPF)、长时增强(LTP)、脉冲时间依赖可塑性(STDP)和脉冲频率依赖可塑性(STRP)等功能。且具有功耗低，响应快，制备方法简单，成本低，易于实施，安全，环保等优点。可应用于人工智能硬件和人工神经网络硬件方面的应用。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种基于功能化聚噻吩类导电聚合物的人工突触器件的制备方法，该方法包括以下具体步骤：

步骤1：对下电极进行清洗

将下电极放入去离子水中超声1～3分钟，然后放入丙酮溶液中超声1～3分钟，再放入异丙醇中超声1～3分钟，最后将下电极放入真空干燥箱中干燥；

步骤2：制备电聚合溶液

将功能化噻吩单体与高氯酸锂溶于乙腈或二氯甲烷中；其中，高氯酸锂的浓度为0.05～1mol/L，功能化噻吩单体浓度为0.001～0.1mol/L；

步骤3：导电聚合物薄膜的生长

取步骤2制得的溶液放入烧杯中，采用三电极体系，下电极作为工作电极，AgCl/Ag参比电极、Pt丝作为对电极，采用循环伏安法，扫描电位范围为-0.05V到1.6V，进行导电聚合物薄膜的生长；

步骤4：制备人工突触器件

在步骤3所制得的导电聚合物薄膜上热蒸镀一层导体作为上电极，制得所述的人工突触器件；其中：

所述功能化聚噻吩具有如下的分子结构：

其中R＝H；

或m为0～6；n为100～100000；

所述上、下电极为导体；

所述导电聚合物薄膜的厚度为1纳米至100微米。

所述导体为金、银、铜、铝或铟锡氧化物。

一种上述方法制得的人工突触器件。