低压氧化物双电层突触晶体管及其湿度传感应用

发布时间：2021-02-01 20:42

　　人脑是一种高度复杂的神经网络和信息处理系统,脑启发神经形态计算领域可以打破“冯诺依曼瓶颈”,为电子集成系统的超高性能和超低功耗提供了新思路。突触电子学旨在从物理层面上构建如人脑神经网络一样的电路,实现大规模并行计算和高度塑性,并研发可以进行突触仿生和神经计算等功能的新型电子器件。在大规模阵列构建中,三端突触晶体管可以有效避免寄生电流导致的潜通路现象;还可以简化电路实现多端输入协同工作,不仅可以模拟突触可塑性功能,更符合神经形态工程高并行度和高紧密度的要求。双电层薄膜晶体管（Electric-Double-Layer Thin-Film-Transistors,EDL TFTs）就是一种典型的三端突触晶体管。双电层TFTs利用电解质巨大的双电层电容有效实现了超低电压工作;并因离子运动引发的弛豫,可以用来模拟突触可塑性,而且容易扩展成为多栅结构,实现多输入整合,与神经元树突整合的工作方式类似,因此双电层TFTs在神经形态工程和生物化学传感领域备受关注。固态电解质栅介质具有较大的双电层电容,并且容易加工制备,用作双电层TFTs的栅介质材料,可以降低器件工作电压,并具有较好的结构扩展性和稳定性... 

【文章来源】：南京大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：109 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－２电极表面的双电层模型

导的载流子密度可以达到ｌ〇１５ｃｍ＇远高于普通的固态电介质（电容量？ｌ（ｒ７Ｆ／ｃｍ２，??诱导载流子密度？ｌ〇ｌ３ｃｍ＿２）ｎ９，２５］。电解质中含有大量的移动离子，包括阴离子和??阳离子ｎ７］。如图１－３所示，施加外部电压时，阴离子和阳离子移动到电极表面，??即充电过程；当去除外部电压时，离子重新移回至电解质中，这就是放电过程。??由于电解质中的离子迁移率远低于电子迁移率，因此电解质中的离子放电过程需??要几毫秒。图１－３?（ｄ）表明，磷硅酸盐玻璃ＰＳＧ基电解质膜的比电容随频率的??４??

Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??图１－３?（ａ）?－?（ｃ）电解质电容器的充放电过程；（ｄ）磷硅酸盐玻璃ＰＳＧ基电解??质的比电容与频率的函数关系［２６］。??双电层最重要的特点是电压几乎全在双电层内下降，因此内部电场非常大??（＞１０ＭＶ／ｃｍ）?［２５】。由于介质击穿，传统电容器无法实现如此高的电场。双电层??的厚度是纳米级的，因此双电层电容器的比电容非常大，在ｌＯ＾Ｆ／ｃｍ２范围内诱??导的载流子密度可以达到ｌ〇１５ｃｍ＇远高于普通的固态电介质（电容量？ｌ（ｒ７Ｆ／ｃｍ２，??诱导载流子密度？ｌ〇ｌ３ｃｍ＿２）ｎ９，２５］。电解质中含有大量的移动离子，包括阴离子和??阳离子ｎ７］。如图１－３所示，施加外部电压时，阴离子和阳离子移动到电极表面，??即充电过程；当去除外部电压时，离子重新移回至电解质中，这就是放电过程。??由于电解质中的离子迁移率远低于电子迁移率

【参考文献】：
期刊论文
[1]Synaptic electronics and neuromorphic computing[J]. Navnidhi K.UPADHYAY,Saumil JOSHI,J.Joshua YANG.  Science China（Information Sciences）. 2016(06)



本文编号：3013402