申请/专利权人：中国人民解放军国防科技大学

申请日：2024-01-16

公开（公告）日：2024-04-19

公开（公告）号：CN117580368B

主分类号：H10K10/46

分类号：H10K10/46;H10K71/00;H10K71/12;H10K85/10;G06N3/063

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.19#授权;2024.03.08#实质审查的生效;2024.02.20#公开

摘要：本发明提供了一种电解质栅晶体管人工突触及其制备方法和应用，电解质栅晶体管人工突触，包括绝缘基底、源漏电极、侧栅电极和固态电解质薄膜；源漏电极和侧栅电极分别设置绝缘基底上表面不同位置；源漏电极具有沟道，聚合物半导体薄膜设置在沟道范围内的沟道上表面或者沟道下表面；侧栅电极直接与绝缘基底连接；固态电解质薄膜设置在源漏电极的沟道上表面且延伸至侧栅电极上表面；聚合物半导体薄膜的材料为聚2,5‑双噻吩并[3,2‑B]噻吩基聚合物，聚2,5‑双噻吩并[3,2‑B]噻吩基聚合物具有如式a所示的结构；a其中R1和R2各自独立为H、羟基、羧基、烃基、含有异原子烃基中的一种，n表示所示结构单元的重复个数，聚合物重均分子量大于50000。

主权项：1.一种电解质栅晶体管人工突触的制备方法，其特征在于，所述电解质栅晶体管人工突触包括具有沟道的源漏电极，所述沟道区域位置设置有聚合物半导体薄膜，所述聚合物半导体薄膜的材料为聚2,5-双噻吩并[3,2-B]噻吩基聚合物，聚2,5-双噻吩并[3,2-B]噻吩基聚合物具有如式a所示的结构； （a）其中R1和R2各自独立为含有异原子烃基，n表示所示结构单元的重复个数，聚合物重均分子量大于50000；所述含有异原子烃基中的烃基均包括：链烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基中的一种或多种的组合；所述含有异原子烃基指烃基结构中含有以下基团中的一个或多个：–O–、–S–、–NH–、–CO–、–COO–、–OCO–、–OCO–O–、–SO2–、–S–CO–、–CO–S–、OH–、COOH–、卤素-；还包括绝缘基底、侧栅电极和固态电解质薄膜；所述源漏电极和侧栅电极分别设置绝缘基底上表面不同位置；所述聚合物半导体薄膜设置在源漏电极沟道范围内且覆盖源漏电极沟道下表面；所述侧栅电极直接与绝缘基底连接；所述固态电解质薄膜设置在沟道上表面且延伸至侧栅电极上表面；所述固态电解质薄膜包括离子液体和聚合物基质，固态电解质薄膜的厚度100微米到2000微米；所述离子液体为1-乙基-3-甲基咪唑啉双三氟甲基磺酰基亚胺、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲基磺酰酰亚胺、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二乙基甲基-2-甲氧乙基铵基双三氟甲磺酰基酰亚胺、1-丁基-1-甲基吡咯烷双三氟甲磺酰亚胺中的一种或几种；所述聚合物基质为聚（偏二氟乙烯-co-六氟丙烯）、聚（苯乙烯-b-甲基丙烯酸甲酯-b-苯乙烯）、聚氧化乙烯、聚丙烯腈中的一种或几种；所述源漏电极和侧栅电极的材质为金、银、铝、铬中的一种或多种；所述制备方法为：步骤a）：提供洁净的绝缘基底；步骤b）：在所述绝缘基底上预定的源漏电极设置区域上表面旋涂聚合物半导体的溶液以制备聚合物半导体薄膜；步骤c）：在所述绝缘基底上预定的侧栅电极区域蒸镀沉积侧栅电极，在聚合物半导体薄膜上表面蒸镀沉积具有沟道的源漏电极；步骤d）：将固态电解质薄膜转移到所述沟道上表面区域且和侧栅电极连接，得到所述离子栅晶体管人工突触；所述步骤a）中的绝缘基底为玻璃基底、二氧化硅基底、聚对苯二甲酸乙二醇酯基底、聚酰亚胺基底中的一种；所述得到洁净的绝缘基底的方法为：用去离子水、丙酮、异丙醇和乙醇中的一种或多种的混合，对绝缘基底进行超声清洗，然后氮气吹扫后，烘干，用紫外臭氧处理烘干后的绝缘基底，得到洁净的绝缘基底；所述步骤b）中的聚合物半导体的溶液使用的溶剂为甲苯、氯苯、邻二氯苯、对二氯苯和氯仿中的一种或者多种；所述聚合物半导体薄膜的制备步骤包括：将聚合物半导体薄膜的材料与溶剂混合，在70-100℃下加热1-4h得到混合溶液；将混合溶液旋涂于预定位置，转速为1000-5000rqm，旋涂时间30-70s，得到聚合物半导体薄膜；所述聚合物半导体溶液的浓度为；所述步骤d）中的固态电解质薄膜的制备原料包括离子液体、聚合物基质和溶剂，所述溶剂为丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种；其中离子液体、溶剂和聚合物基质的质量比为（3-5）：（0.5-2）：（6-10）；所述固态电解质薄膜的制备步骤包括：将离子液体、溶剂和聚合物基质混合，在50-80℃下加热1-4h得到混合溶液；将混合溶液旋涂在玻璃片上，旋涂转速300-800rqm，旋涂时间30-60s，得到电解质薄膜；将电解质薄膜在真空烘箱中60-80℃下加热12-24h后，裁剪成能够覆盖住沟道区域和侧栅电极的长条形。

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