[发明专利]一种以有机二维共轭对称性高分子作为活性层的纳米神经形态器件及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种以有机二维共轭对称性高分子作为活性层的纳米神经形态器件，其特征在于，其为三明治结构，一层为横向的电极，中间活性层为高分子PBDT-BDQTPA薄膜，再一层为纵向的电极；所述高分子PBDT-BDQTPA薄膜，其结构如下式所示：

n取值范围≥20

2.根据权利要求1所述一种以有机二维共轭对称性高分子作为活性层的纳米神经形态器件，其特征在于，该器件的PBDT-BDQTPA薄膜的导电特性在亚微米尺度上是均匀的，相邻开关点之间的距离约为40nm，这表明本发明的聚合物忆阻器的定标极限可以扩展到100纳米范围，理论功耗约为10-20J/bit。

3.根据权利要求1所述一种以有机二维共轭对称性高分子作为活性层的纳米神经形态器件，其特征在于，所述纳米神经形态器件通过电子束光刻技术和剥离方法以8×8交叉开关阵列的形式制造，字线和位线的宽度分别为100nm和200nm为极小的纳米级结构。

4.根据权利要求1所述一种以有机二维共轭对称性高分子作为活性层的纳米神经形态器件，其特征在于，所述纳米神经形态器件具有非易失性可重写存储功能：在不同的电压下器件表现出明显的不同的电阻状态，将其定义为开启和关闭状态后可以作为二进制中的“0”和“1”来存储数据，并且在断电后仍能保存数据。

5.一种根据权利要求1-4任一项所述的以有机二维共轭对称性高分子作为活性层的有机纳米神经形态器件的制备方法，包括如下步骤：

(1)在SiO₂/Si衬底上形成宽度为50-100nm，彼此之间间隔为150-200nm的纵横制电极条；

(2)通过使用VistecEBPG-5200⁺电子束光刻系统的电子束光刻和在Denton电子束蒸发器上5-10nm Ti粘附层顶部的15-20nmAu层的电子束蒸发，对底部的电极条进行构图；

(3)提起后，将50-80μL PBDT-BDQTPA的甲苯溶液(5mg/mL)以1000-3000rpm的速度旋涂到Siwafer上50-100s，然后在50-100℃的真空中彻底干燥过夜；

(4)最后，类似地使用电子束光刻，电子束蒸发和剥离来图案化和沉积由10-15nm的Ti和40-50nm的Au组成的顶部电极，从而完成该器件的制备,最终得到器件PBDT-BDQTPA。

6.一种根据权利要求1所述的以有机二维共轭对称性高分子作为活性层的的有机纳米神经形态器件的测试方法，包括如下步骤：

1)这项工作中用来制造器件的所有电气测量均在配备有脉冲测量单元的吉时利4200半导体参数分析仪上进行，从而该器件在该环境条件下得到了进一步的保护；

2)在C-AFM测量中，PBDT-BDQTPA膜旋涂到涂覆有ITO的玻璃基板上；

3)最后通过涂有Pt的C-AFM尖端作为可移动的顶部电极，将偏置电压直接施加到聚合物膜上，完成该器件的形貌测试。

7.一种权利要求1-4任一项所述以有机二维共轭对称性高分子作为活性层的纳米神经形态器件在低功耗信息存储领域的应用。

8.根据权利要求7所述以有机二维共轭对称性高分子作为活性层的纳米神经形态器件在低功耗信息存储领域的应用，其特征在于，在不同的电压下器件表现出明显的不同的电阻状态，将其定义为开启和关闭状态后可以作为二进制中的“0”和“1”来存储数据，并且在断电后仍能保存数据，从而表现出均一的电阻开关特性，并且拥有超小型化和低功率的优良特性。