CN112331772B - 一种感存算一体的柔性有机忆阻器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种感存算一体的柔性有机忆阻器及其制备方法。该感存算一体的柔性有机忆阻器包括：柔性衬底(100)；底层电极(101)，其以一定间隔分布在柔性衬底(100)上；有机功能层(102)，其形成底层电极(101)上，具有紫外光响应，并且可以在紫外光脉冲的激励下进行电荷的存储与擦除，撤去光脉冲后的电流状态与施加光脉冲前的初始电流状态不同，且能保持较长的时间；顶层电极(103)，其以一定间隔分布在有机功能层(102)上，且其延伸方向与底层电极(101)的延伸方向垂直；当利用紫外光脉冲源对所形成的感存算一体的柔性有机忆阻器进行照射时，忆阻器可感应到光信号并产生电流信号，相应的电流信号可被忆阻器存储记忆并用于多态神经计算，从而实现感存算一体化。

Description

一种感存算一体的柔性有机忆阻器及其制备方法
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种感存算一体的柔性有机忆阻器及其制备方法。
背景技术
目前，先进的图像传感器可以模拟人工视觉系统的采集功能，连续不断地实时采集与检测外界的图像。然而，随着大数据时代的到来，图像传感器会检测到大量数据，导致占据大量存储空间，并在传输至计算功能层时引起极高功耗。人类视觉系统不仅可以检测到光刺激，而且可以第一时间对采集到的数据进行信号在视觉神经元进行处理。
传统的冯诺依曼式计算构架组成于独立的存储与计算单元，频繁的数据交流与不匹配的处理速度导致传输数据过程中增加了额外的功耗与数据处理效率的降低。而存算一体化的忆阻器件具有在存储单元进行原位计算的能力，可极大降低功耗，提高计算效率，在新型计算领域具有极大应用潜力。
发明内容
本发明公开一种感存算一体的柔性有机忆阻器，包括：柔性衬底；底层电极，以一定间隔分布在所述柔性衬底上；有机功能层，形成所述底层电极上，所述有机功能层具有紫外光响应，并且可以在紫外光脉冲的激励下进行电荷的存储与擦除，撤去光脉冲后的电流状态与施加光脉冲前的初始电流状态不同，且能保持较长的时间；顶层电极，以一定间隔分布在所述功能层上，且其延伸方向与所述底层电极的延伸方向垂直；当利用紫外光脉冲源对所形成的感存算一体的柔性有机忆阻器进行照射时，忆阻器可感应到光信号并产生电流信号，相应的电流信号可被忆阻器件存储记忆并用于多态神经计算，从而实现感存算一体化。
本发明的感存算一体的柔性有机忆阻器中，优选为，所述柔性衬底为PET、PI或PDMS。
本发明的感存算一体的柔性有机忆阻器中，优选为，所述有机功能层为P3HT、聚对二甲苯基或C8-BTBT。
本发明的感存算一体的柔性有机忆阻器中，优选为，所述底层电极为Au、ITO或Al。
本发明的感存算一体的柔性有机忆阻器中，优选为，所述顶层电极为Ag、TaN或TiN。
本发明还公开一种感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法，包括以下步骤：
提供柔性衬底；形成底层电极，使其以一定间隔分布在所述柔性衬底上；在所述底层电极上形成有机功能层，所述有机功能层具有紫外光响应，并且可以在紫外光脉冲的激励下进行电荷的存储与擦除，撤去光脉冲后的电流状态与施加光脉冲前的初始电流状态不同，且能保持较长的时间；在所述功能层上以一定间隔形成顶层电极，且其延伸方向与所述底层电极的延伸方向垂直；利用紫外光脉冲源对所形成的感存算一体的柔性有机忆阻器进行照射，忆阻器可感应到光信号并产生电流信号，相应的电流信号可被忆阻器件存储记忆并用于多态神经计算，从而实现感存算一体化。
本发明的感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法中，优选为，所述柔性衬底为PET、PI或PDMS。
本发明的感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法中，优选为，所述有机功能层为P3HT、聚对二甲苯基或C8-BTBT。
本发明的感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法中，优选为，采用溶液旋涂法形成所述有机功能层。
本发明的感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法中，优选为，所述底层电极为Au、ITO或Al；所述顶层电极为Ag、TaN或TiN。
附图说明
图1是感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法的流程图。
图2～图4是感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法的各步骤的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“垂直”“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，在下文中描述了本发明的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本发明。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本发明。除非在下文中特别指出，器件中的各个部分可以由本领域的技术人员公知的材料构成，或者可以采用将来开发的具有类似功能的材料。
图1是感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法的流程图。图2～图4是感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法的各步骤的结构示意图。如图1所示，感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法包括以下步骤：
在步骤S1中，准备一个2cm×2cm的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)柔性衬底100，用于制备柔性感存算一体化器件。柔性衬底还可以选择柔性聚酰亚胺(PI)，有机硅聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。
在步骤S2中，利用硬掩膜版制备底层电极，使用物理气相沉积在柔性衬底上淀积50nm的Pt金属，形成底层电极101，所得结构如图2所示。还可以选择Au，ITO，Al等作为底层电极材料，厚度范围可以选择在30nm～100nm之间。
在步骤S3中，利用溶液旋涂法先以转速500转/min旋涂5s，然后再以3000转/min旋涂40s来制备聚-3已基噻吩(P3HT)作为有机功能层102，所得结构如图3所示。有机功能层材料还可以是聚对二甲苯基(Parylene)，苯并噻吩(C8-BTBT)等；旋涂的转速例如可以是500转/min～1000转/min旋涂5～15s，而后以1500转/min～4000转/min旋涂30s～1min。
在步骤S4中，利用硬掩膜版制备水平方向的顶层电极103，其延伸方向与底层电极101的延伸方向垂直，所得结构如图4所示。电极材料优选为ITO，还可以是Ag，TaN，TiN等；厚度优选为50nm，范围可取30nm～100nm。
在步骤S5中，利用紫外光脉冲源对所形成的感存算一体的柔性有机忆阻器进行照射，忆阻器感应到光信号并产生电流信号，相应的电流信号被忆阻器件存储记忆并用于多态神经计算，从而实现感存算一体化效果。
如图4所示，感存算一体的柔性有机忆阻器包括柔性衬底100，底层电极101，以一定间隔分布在柔性衬底100上；有机功能层102，形成底层电极101上。该有机功能层具有紫外光响应，并且可以在紫外光脉冲(波长<400nm)的激励下进行电荷的存储与擦除，撤去光脉冲后的电流状态与施加光脉冲前的初始电流状态不同，且能保持较长的时间；顶层电极103，以一定间隔分布在功能层102上，且其延伸方向与底层电极101的延伸方向垂直。当利用紫外光脉冲源对所形成的感存算一体的柔性有机忆阻器进行照射时，忆阻器可感应到光信号并产生电流信号，相应的电流信号可被忆阻器件存储记忆并用于多态神经计算，从而实现感存算一体化效果。
优选地，柔性衬底为PET、PI、PDMS等。有机功能层为P3HT、Parylene、C8-BTBT等。底层电极为Au、ITO、Al等。顶层电极为Ag、TaN、TiN等。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种感存算一体的柔性有机忆阻器，其特征在于，
包括：
柔性衬底(100)；
底层电极(101)，以一定间隔分布在所述柔性衬底(100)上；
有机功能层(102)，形成在所述底层电极(101)上，所述有机功能层(102)具有紫外光响应，并且可以在紫外光脉冲的激励下进行电荷的存储与擦除，撤去光脉冲后的电流状态与施加光脉冲前的初始电流状态不同，且能保持较长的时间；
顶层电极(103)，以一定间隔分布在所述有机功能层(102)上，且其延伸方向与所述底层电极(101)的延伸方向垂直；
当利用紫外光脉冲源对所形成的感存算一体的柔性有机忆阻器进行照射时，忆阻器可感应到光信号并产生电流信号，相应的电流信号可被忆阻器存储记忆并用于多态神经计算，从而实现感存算一体化，
所述有机功能层为P3HT或C8-BTBT。
2.根据权利要求1所述的感存算一体的柔性有机忆阻器，其特征在于，
所述柔性衬底为PET、PI或PDMS。
3.根据权利要求1所述的感存算一体的柔性有机忆阻器，其特征在于，
所述底层电极为Au、ITO或Al。
4.根据权利要求1所述的感存算一体的柔性有机忆阻器，其特征在于，
所述顶层电极为Ag、TaN或TiN。
5.一种感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法，其特征在于，
包括以下步骤：
提供柔性衬底(100)；
形成底层电极(101)，使其以一定间隔分布在所述柔性衬底(100)上；
在所述底层电极(101)上形成有机功能层(102)，所述有机功能层具有紫外光响应，并且可以在紫外光脉冲的激励下进行电荷的存储与擦除，撤去光脉冲后的电流状态与施加光脉冲前的初始电流状态不同，且能保持较长的时间；
在所述功能层(102)上以一定间隔形成顶层电极(103)，且其延伸方向与所述底层电极(101)的延伸方向垂直；
利用紫外光脉冲源对所形成的感存算一体的柔性有机忆阻器进行照射，忆阻器可感应到光信号并产生电流信号，相应的电流信号可被忆阻器存储记忆并用于多态神经计算，从而实现感存算一体化，
所述有机功能层为P3HT或C8-BTBT。
6.根据权利要求5所述的感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法，其特征在于，
所述柔性衬底为PET、PI或PDMS。
7.根据权利要求5所述的感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法，其特征在于，
采用溶液旋涂法形成所述有机功能层。
8.根据权利要求5所述的感存算一体的柔性有机忆阻器制备方法，其特征在于，
所述底层电极为Au、ITO或Al；所述顶层电极为Ag、TaN或TiN。
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