基于InGaN/GaN量子阱光致晶体管的类脑器件研究

发布时间：2022-03-12 07:31

　　在脑科学领域,利用人工类脑突触去模拟生物突触特性也不再是天方夜谭,作为当前世界上最前沿和热门的技术之一,越来越多专家学者投入到该领域并且取得了很多实验性结果,为神经网络和人工智能的长足发展奠定基础。受启发于当前已有的人工突触,例如晶体管或者忆阻器,都是利用离子、质子或者电子来传递神经刺激,本文首次提出并制备了光致突触晶体管,利用光子传递神经刺激。并对该突触晶体管的模拟特性进行研究,实验显示该突触晶体管可模拟出生物突触的成对脉冲易化效应（PPF）,一维和多维的记忆效应以及饱和效应。主要工作包括:对比分析后,选择光致晶体管的衬底材料和外延缓冲层材料,使用AutoCAD软件来设计器件的结构,再利用紫外光刻技术,刻蚀技术以及电子束蒸镀技术完成器件的制备,最后用光学显微镜、原子力显微镜（AFM）来表征器件的物理结构和表面粗糙度。搭建了测量系统对光致突触晶体管的记忆效应和饱和效应进行测试。使用突触晶体管的一个发射极和一个集电极,模拟点对点神经元（一维）,测试方案主要分为三个部分:单脉冲（单刺激）延时测试;双脉冲（双刺激）叠加测试;连续脉冲（连续刺激）饱和测试。实验结果显示该光致突触晶体管可实现一维... 

【文章来源】：南京邮电大学江苏省

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
专用术语注释表
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 类脑器件的分类
        1.2.1 基于质子或离子传递刺激的晶体管类脑器件
        1.2.2 基于光子传递刺激的晶体管类脑器件
    1.3 本文主要工作内容
    1.4 本文结构安排
第二章 神经元突触器件的研究现状
    2.1 突触晶体管制备工艺中的使用的技术
        2.1.1 电子束光刻
        2.1.2 等离子体增强化学气相沉积法PECVD
        2.1.3 原子层沉积ALD
        2.1.4 物理气相沉积PVD
    2.2 基于碳纳米管(CNT)的突触晶体管
        2.2.1 基于碳纳米管的突触晶体管的制备工艺
        2.2.2 基于碳纳米管的突触晶体管的模拟特性
    2.3 基于无机质子传导电解质作为隔离层的突触晶体管
        2.3.1 单个IZO同质结突触晶体管
        2.3.2 多栅极的IZO同质结突触晶体管
        2.3.3 基于PET衬底可移动IGZO双电层的突触晶体管
    2.4 基于忆阻器的突触晶体管
        2.4.1 单个忆阻器与NMOS晶体管的集成
        2.4.2 生物突触习惯化与去习惯化特性的模拟
    2.5 本章小结
第三章 光致突触晶体管的设计、制备与结构表征
    3.1 GaN晶片形成的难题
        3.1.1 衬底材料的选择
        3.1.2 外延缓冲层材料的选择
    3.2 光致突触晶体管的结构设计
    3.3 光致突触晶体管的制备流程
        3.3.1 制备设备的研究
        3.3.2 制备过程
    3.4 光致突触晶体管的物理结构表征
    3.5 本章小结
第四章 点对点神经元器件的测试与结果分析
    4.1 点对点神经元器件的工作原理
    4.2 器件的测量系统图
    4.3 器件测试及结果分析
        4.3.1 单刺激时延时测试
        4.3.2 双刺激的叠加测试
        4.3.3 连续刺激的饱和测试
    4.4 本章小结
第五章 神经元组网器件的演进
    5.1 神经元组网器件的形成
        5.1.1 双发射极光致晶体管的设计
        5.1.2 神经元组网器件的制备流程
        5.1.3 神经元组网器件的物理表征
    5.2 神经元组网器件的工作原理
    5.3 神经元组网器件的工作原理
        5.3.1 多维单个刺激下记忆效应的叠加
        5.3.2 多维连续刺激下记忆效应的饱和
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 未来与展望
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢



本文编号：3645856