CN111490162A - 一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统，包括衬底，所述衬底设置有纳米发电机和有机突触晶体管；所述有机突触晶体管包括源电极、漏电极、栅电极、沟道层和栅介质层，所述栅电极、源电极和漏电极位于所述衬底上，所述栅介质层位于所述源电极、漏电极和沟道层之上；所述纳米发电机自下到上分别为下电极、介电层、上电极和上基板，所述下电极为所述栅电极，所述介电层为微纳结构力敏薄膜。本发明具有功耗低、体积小、便于制备的优点。
Description
技术领域
本发明涉及人工智能技术领域，尤其涉及一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统及其制备方法。
背景技术
土在实现人工触觉感知的过程中，随着传感器数量的增加，会产生各种各样的问题：如复杂的布线，高功耗，和由大量数据造成的缓慢信号处理，脉冲神经网络技术为实现人工触觉感知，提供了一种方案，这种技术在低功耗的情况下模拟了大脑处理大量并行信号的能力，将来自传感器的模拟信号转换成数字信号，这种信号在传输过程中受噪声影响较小，能耗也较低，还可以用来与神经元直接交流，通常，利用触觉传感器来模拟皮肤的感受器，利用模数转换电路把触觉传感器的模拟信号转化成数字信号来模拟动作电位，再利用突触晶体管来模拟突触行为，传统的人工传入神经系统通常需要额外的脉冲转化电路和电源，这使得布线复杂化，产生额外的功耗，因此这个问题亟待解决。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是：如何提供一种功耗低、体积小、便于制备的基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统，该柔性人工传入神经系统包括衬底、纳米发电机和有机突触晶体管；所述纳米发电机与所述有机突触晶体管之间电性连接；
所述有机突触晶体管包括源电极、漏电极、栅电极、沟道层和栅介质层，所述栅电极、源电极和漏电极位于所述衬底上，所述栅介质层位于所述源电极、漏电极和沟道层之上；
所述纳米发电机包括自下到上安装在所述栅电极上的介电层、上电极和上基板，所述介电层为微纳结构力敏薄膜。
优化的，所述微纳结构力敏薄膜的量级为微纳尺度，其中维纳结构包括栅格结构、金字塔结构和柱状结构。
优化的，有机突触晶体管所述源电极和漏电极均为叉指电极，其中所述源电极接地，所述漏电极为有机突触晶体管的输出端。
优化的，所述栅电极包括至少两个。
优化的，所述沟道层的电流为输出信号，所述沟道层为有机半导体材料。
一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统制备方法，该柔性人工传入神经系统的制备方法包括以下步骤：
S1：取PET基板作为人工传入神经系统的衬底；
S2：将源极、漏极和栅极通过掩膜板安装在S1中清洗过的PET基板上；
S3：制备沟道层；
S4：对沟道层进行表面亲水处理；
S5：制备栅介质层；
S6：制备微纳结构力敏薄膜作纳米发电机的介电层；
S7：制备纳米发电机的上电极。
优化的，步骤S1中衬底的具体制作步骤包括：
A1：取基板利用去离子水清洗；
A2：将清洗过的基板在酒精中进行超声清洗；
A3：将A2中的基板在丙酮中超声清洗：
A4：用氮气枪进行吹干。
优化的，步骤S3中，制备道沟层的步骤为：
B1：去半导体PDPP3他，溶解于5mg/ml的甲苯溶剂中形成混合液；
B2：将B1中的混合液滴在源极和漏极上，并旋涂；
B3：在120℃的热板上加热5min。
优化的，制备栅介质层的步骤为：
C1：取壳聚糖，以10mg/ml溶解于4wt％乙酸和15％乙醇的混合溶剂中；
C2：滴在沟道层之上，并旋涂；
C3：在150℃热板上加热5min。
优化的，步骤S6中制备微纳结构力敏薄膜作纳米发电机的介电层步骤为：
D1：取带有100nm SiO2的硅片进行掩膜光刻；
D2：利用氧等离子体刻蚀暴露出的100nm SiO2；
D3：利用湿法刻蚀硅片，得到金字塔结构硅片；
D4：硅片表面旋涂一层PDMS后固化脱模，得到具有金字塔结构的PDMS力敏薄膜。
有益效果：利用微纳结构力敏薄膜作为纳米发电机的介质层，提高了纳米发电机的灵敏度和性能；无需额外的脉冲转化电路将模拟信号转化为脉冲信号；无需额外的电源模块供电；纳米发电机与突触晶体管共用栅极，实现利用一个器件完成人工传入神经的模拟，且制备方法规范有序，操作简单，采用常规的操作，无需定制设备，有利于批量化生产。
附图说明：
图1为本发明公开的一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统的结构示意图。
图2为本发明所述一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统的使用状态示意图。
图3为本发明应用于力的滑动速度识别的电极示意图(其中G为栅电极；S为源电极；D为漏电极)
图4为本发明应用于力的滑动方向识别的电极示意图(其中G为栅电极；S为源电极；D为漏电极)
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1：
参照图1-2，一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统，该柔性人工传入神经系统包括衬底1、纳米发电机和有机突触晶体管；所述纳米发电机与所述有机突触晶体管之间电性连接；
所述有机突触晶体管包括源电极2、漏电极5、栅电极9、沟道层3和栅介质层4，所述栅电极9、源电极2和漏电极5位于所述衬底1上，所述栅介质层4位于所述源电极2、漏电极5和沟道层3之上；
所述纳米发电机包括自下到上安装在所述栅电极9上的介电层8、上电极7和上基板6，所述介电层8为微纳结构力敏薄膜。
这样，在使用时，以纳米发电机的电信号模拟动作电位，作为有机突触晶体管中栅电极的输入，其中，纳米发电机的介电层利用微纳结构力敏薄膜，可以提纳米发电机的灵敏度和性能，另外无需额外的脉冲转化电路将模拟信号转化为脉冲信号，无需额外的电源模块，缩小了缩减了整个系统的结构数量和体积，纳米发电机和突触晶体管共用栅电极实现一个期间完成真个人工传入神经的模拟。
进一步的，所述微纳结构力敏薄膜的量级为微纳尺度，其中维纳结构包括栅格结构、金字塔结构和柱状结构。
进一步的，有机突触晶体管所述源电极2和漏电极5均为叉指电极，其中所述源电极2接地，所述漏电极5为有机突触晶体管的输出端。
进一步的，所述栅电极9包括至少两个。
进一步的，所述沟道层3的电流为输出信号，所述沟道层3为有机半导体材料。
具体的，所述有机半导体材料包括PDPP3T、PDVT-10、P1。
本实施例，利用微纳结构力敏薄膜作为纳米发电机的介质层，提高了纳米发电机的灵敏度和性能；无需额外的脉冲转化电路将模拟信号转化为脉冲信号；无需额外的电源模块供电；纳米发电机与突触晶体管共用栅极，实现利用一个器件完成人工传入神经的模拟。
实施例2：
一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：取PET基板作为人工传入神经系统的衬底；
S2：将源极、漏极和栅极通过掩膜板安装在S1中清洗过的PET基板上；
S3：制备沟道层；
S4：对沟道层进行表面亲水处理；
S5：制备栅介质层；
S6：制备微纳结构力敏薄膜作纳米发电机的介电层；
S7：制备纳米发电机的上电极。
优化的，步骤S1中衬底的具体制作步骤包括：
A1：取基板利用去离子水清洗；
A2：将清洗过的基板在酒精中进行超声清洗；
A3：将A2中的基板在丙酮中超声清洗：
A4：用氮气枪进行吹干。
具体的，在酒精和丙酮中进行清洗时的时间均为10min。
具体的，步骤S2中源极、漏极和栅极的材料均为金，通过掩膜板，真空蒸发沉积电机图案在PET基板上，条件为10-4Pa的压力和
的速率。
优化的，步骤S3中，制备道沟层的步骤为：
B1：取半导体PDPP3他，溶解于5mg/ml的甲苯溶剂中形成混合液；
B2：将B1中的混合液滴在源极和漏极上，并旋涂；
B3：在120℃的热板上加热5min。
具体的，旋涂的速度为5000rpm/min，旋涂时间为60s,厚度为50nm。
具体的，低氧等离子体对PDPP3T半导体形成的沟道层进行表面亲水处理。
优化的，制备栅介质层的步骤为：
C1：取壳聚糖，以10mg/ml溶解于4wt％乙酸和15％乙醇的混合溶剂中；
C2：滴在沟道层之上，并旋涂；
C3：在150℃热板上加热5min。
具体的，步骤C2中，以2000rpm/min的速度旋涂60s，厚度约为50nm。
优化的，步骤S6中制备微纳结构力敏薄膜作纳米发电机的介电层步骤为：
D1：取带有100nm SiO2的硅片进行掩膜光刻；
D2：利用氧等离子体刻蚀暴露出的100nm SiO2；
D3：利用湿法刻蚀硅片，得到金字塔结构硅片；
D4：硅片表面旋涂一层PDMS后固化脱模，得到具有金字塔结构的PDMS力敏薄膜。
具体的，制备纳米发电机的上电极是时，取大小为1.2cm×1.2cm的PET基板，清洗干净，利用掩膜板，真空蒸发沉积金电极在清洗过的PET基板上，条件为10-4Pa的压力和
的速率，厚度约为30nm
本实施例中，采用上述步骤可以得到基于微纳结构力敏薄膜柔性人工传入神经系统的各个部分的制备，操作简单，制备过程合理，有利于实现批量化生产，极大地提升制备效率。
实施例3：
一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统在识别力的大小时，由于纳米发电机输出电压的幅值与作用力的大小成正比例关系，有机突触晶体管的沟道电流大小与栅极的输入(纳米发电机输出电压)成正比例关系，因此通过识别突触晶体管的沟道电流大小可以识别力的大小。
实施例4：
结合图3，有机突触晶体管的多个栅极面积相同，均为1cm×1cm，间距相同，均为0.5cm，采用同样大小的力以持续不变的速度依次滑过栅极时，突触晶体管的沟道电流会因为栅极之间的间距而产生一段谷值，这段谷值的持续时间大小与滑动速度成反比，滑动速度越快，谷值持续时间越短。
实施例5：
结合图4，有机突触晶体管的多个栅极面积相同，均为1cm×1cm，间距不同，依次为0.2cm、0.4cm、0.6cm，当同样大小的力以持续不变的速度依次滑过栅极时，突触晶体管的沟道电流会因为栅极之间的间距而产生一段谷值，由于各栅电极之间的间距不同，所以滑动方向不同，突触晶体管沟道电流的三段谷值持续时间不同，力的方向不同沟道电流的谷值特征不同，可以依据此来判断力的运动方向。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统及其制备方法，其特征在于，该柔性人工传入神经系统包括衬底(1)、纳米发电机和有机突触晶体管；所述纳米发电机与所述有机突触晶体管之间电性连接；
所述有机突触晶体管包括源电极(2)、漏电极(5)、栅电极(9)、沟道层(3)和栅介质层(4)，所述栅电极(9)、源电极(2)和漏电极(5)位于所述衬底(1)上，所述栅介质层(4)位于所述源电极(2)、漏电极(5)和沟道层(3)之上；
所述纳米发电机包括自下到上安装在所述栅电极(9)上的介电层(8)、上电极(7)和上基板(6)，所述介电层(8)为微纳结构力敏薄膜。
2.根据权利要求1所述的一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统，其特征在于，所述微纳结构力敏薄膜的量级为微纳尺度，其中维纳结构包括栅格结构、金字塔结构和柱状结构。
3.根据权利要求2所述的一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统，其特征在于，有机突触晶体管所述源电极(2)和漏电极(5)均为叉指电极，其中所述源电极(2)接地，所述漏电极(5)为有机突触晶体管的输出端。
4.根据权利要求3所述的一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统，其特征在于，所述栅电极(9)包括至少两个。
5.根据权利要求4所述的一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统，其特征在于，所述沟道层(3)的电流为输出信号，所述沟道层(3)为有机半导体材料。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统及其制备方法，其特征在于，该柔性人工传入神经系统的制备方法包括以下步骤：
S1：取PET基板作为人工传入神经系统的衬底；
S2：将源极、漏极和栅极通过掩膜板安装在S1中清洗过的PET基板上；
S3：制备沟道层；
S4：对沟道层进行表面亲水处理；
S5：制备栅介质层；
S6：制备微纳结构力敏薄膜作纳米发电机的介电层；
S7：制备纳米发电机的上电极。
7.根据权利要求6所述的一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统的制备方法，其特征在于，步骤S1中衬底的具体制作步骤包括：
A1：取基板利用去离子水清洗；
A2：将清洗过的基板在酒精中进行超声清洗；
A3：将A2中的基板在丙酮中超声清洗：
A4：用氮气枪进行吹干。
8.根据权利要求7所述的一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统的制备方法，其特征在于，步骤S3中，制备道沟层的步骤为：
B1：取半导体PDPP3他，溶解于5mg/ml的甲苯溶剂中形成混合液；
B2：将B1中的混合液滴在源极和漏极上，并旋涂；
B3：在120℃的热板上加热5min。
9.根据权利要求8所述的一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统的制备方法，其特征在于，制备栅介质层的步骤为：
C1：取壳聚糖，以10mg/ml溶解于4wt％乙酸和15％乙醇的混合溶剂中；
C2：滴在沟道层之上，并旋涂；
C3：在150℃热板上加热5min。
10.根据权利要求9所述的一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统的制备方法，其特征在于，步骤S6中制备微纳结构力敏薄膜作纳米发电机的介电层步骤为：
D1：取带有100nm SiO2的硅片进行掩膜光刻；
D2：利用氧等离子体刻蚀暴露出的100nm SiO2；
D3：利用湿法刻蚀硅片，得到金字塔结构硅片；
D4：硅片表面旋涂一层PDMS后固化脱模，得到具有金字塔结构的PDMS力敏薄膜。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116075160A (zh) * | 2023-04-06 | 2023-05-05 | 青岛科技大学 | 基于全有机场效应的柔性人工触觉神经系统及其制备方法 |
| CN111490162B (zh) * | 2020-04-14 | 2023-05-05 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统及其制备方法 |
Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101794822A (zh) * | 2009-01-30 | 2010-08-04 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置及其制造方法 |
| CN102299174A (zh) * | 2010-06-23 | 2011-12-28 | 电力集成公司 | 用于高功率的、基于GaN的FET的布图设计 |
| CN102710166A (zh) * | 2012-04-13 | 2012-10-03 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 一种摩擦发电机 |
| CN104316086A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-01-28 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于石墨烯纳米墙的气流传感器及制作方法 |
| CN104569078A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-04-29 | 重庆墨希科技有限公司 | 一种柔性石墨烯纳米墙电阻式湿度传感器及其制备方法 |
| CN104868778A (zh) * | 2014-02-20 | 2015-08-26 | 北京纳米能源与系统研究所 | 一种自驱动瞬态应力传感装置 |
| CN109165730A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-08 | 电子科技大学 | 交叉阵列神经形态硬件中状态量化网络实现方法 |
| CN109545856A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-29 | 五邑大学 | 一种基于阳离子横向运动的晶体管及其制备和控制方法 |
| CN109742180A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-05-10 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种基于非晶氧化镓基薄膜晶体管的深紫外光电探测器 |
| CN109764983A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 双栅薄膜晶体管、传感器及制作方法 |
| CN109830598A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-05-31 | 福州大学 | 自供电多栅极人工突触晶体管的制备方法和触觉学习 |
| CN110610984A (zh) * | 2019-09-23 | 2019-12-24 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种突触晶体管及其制备方法 |
| US20200098934A1 (en) * | 2018-09-25 | 2020-03-26 | Shriram Shivaraman | Spacer and channel layer of thin-film transistors |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111490162B (zh) * | 2020-04-14 | 2023-05-05 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统及其制备方法 |
-
2020
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Patent Citations (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101794822A (zh) * | 2009-01-30 | 2010-08-04 | 株式会社半导体能源研究所 | 半导体装置及其制造方法 |
| CN102299174A (zh) * | 2010-06-23 | 2011-12-28 | 电力集成公司 | 用于高功率的、基于GaN的FET的布图设计 |
| CN102710166A (zh) * | 2012-04-13 | 2012-10-03 | 纳米新能源（唐山）有限责任公司 | 一种摩擦发电机 |
| CN104868778A (zh) * | 2014-02-20 | 2015-08-26 | 北京纳米能源与系统研究所 | 一种自驱动瞬态应力传感装置 |
| CN104316086A (zh) * | 2014-11-13 | 2015-01-28 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于石墨烯纳米墙的气流传感器及制作方法 |
| CN104569078A (zh) * | 2015-01-29 | 2015-04-29 | 重庆墨希科技有限公司 | 一种柔性石墨烯纳米墙电阻式湿度传感器及其制备方法 |
| CN109165730A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-08 | 电子科技大学 | 交叉阵列神经形态硬件中状态量化网络实现方法 |
| US20200098934A1 (en) * | 2018-09-25 | 2020-03-26 | Shriram Shivaraman | Spacer and channel layer of thin-film transistors |
| CN109545856A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-03-29 | 五邑大学 | 一种基于阳离子横向运动的晶体管及其制备和控制方法 |
| CN109742180A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-05-10 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种基于非晶氧化镓基薄膜晶体管的深紫外光电探测器 |
| CN109830598A (zh) * | 2019-02-18 | 2019-05-31 | 福州大学 | 自供电多栅极人工突触晶体管的制备方法和触觉学习 |
| CN109764983A (zh) * | 2019-03-06 | 2019-05-17 | 京东方科技集团股份有限公司 | 双栅薄膜晶体管、传感器及制作方法 |
| CN110610984A (zh) * | 2019-09-23 | 2019-12-24 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种突触晶体管及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 姜乾坤: "柔性电阻式触觉传感器信号采集系统的研究与设计" * |
| 罗实;周熙;杨俊;魏大鹏;: "碳纳米材料在柔性压力传感器中的应用" * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111490162B (zh) * | 2020-04-14 | 2023-05-05 | 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 | 一种基于微纳结构力敏薄膜的柔性人工传入神经系统及其制备方法 |
| CN116075160A (zh) * | 2023-04-06 | 2023-05-05 | 青岛科技大学 | 基于全有机场效应的柔性人工触觉神经系统及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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