本發(fā)明涉及晶體管和傳感，尤其涉及一種基于壓電凝膠的觸覺感知突觸及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、有機(jī)電化學(xué)晶體管（organic?electrochemical?transistor，oect）因其獨(dú)特的特性和優(yōu)異的性能，在生物電子學(xué)領(lǐng)域得到了廣泛關(guān)注。oect以有機(jī)半導(dǎo)體作為溝道材料，不僅能夠傳導(dǎo)電子，還能傳導(dǎo)離子，成為離子信號(hào)與電信號(hào)轉(zhuǎn)換的理想橋梁。其高跨導(dǎo)特性使其能夠?qū)ξ⑷跣盘?hào)進(jìn)行有效放大，同時(shí)具有低驅(qū)動(dòng)電壓、高生物相容性等優(yōu)勢(shì)，使其在生物醫(yī)學(xué)傳感器、神經(jīng)接口以及柔性電子設(shè)備中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。此外，由于oect在離子電子混合導(dǎo)電方面的特性與生物神經(jīng)元的工作機(jī)制相似，它在模擬生物神經(jīng)系統(tǒng)和開發(fā)仿生設(shè)備方面也展現(xiàn)了巨大的潛力。

2、壓力傳感器是現(xiàn)代電子技術(shù)中不可或缺的組成部分，廣泛應(yīng)用于醫(yī)療監(jiān)測(cè)、人工智能、機(jī)器人技術(shù)、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域，尤其在仿生電子皮膚的研發(fā)中至關(guān)重要。仿生電子皮膚通過模仿人體皮膚的機(jī)械感知功能，能夠感知外界壓力、振動(dòng)和觸覺等信息，為柔性電子和人工智能的發(fā)展提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。然而，現(xiàn)有的壓力傳感技術(shù)往往面臨靈敏度、分辨率及動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力之間的權(quán)衡難題，如何進(jìn)一步提高傳感器的性能，仍然是當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的重要方向。

3、因此，需要研發(fā)出一種基于壓電凝膠的觸覺感知突觸及其制備方法來解決以上問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題設(shè)計(jì)了一種基于壓電凝膠的觸覺感知突觸及其制備方法。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的：

3、一種基于壓電凝膠的觸覺感知突觸，包括第一晶體管和第二晶體管，第一晶體管的第一源極、第一柵極，以及第二晶體管的第二源極、第二柵極均設(shè)置在一襯底上，第一半導(dǎo)體設(shè)置在第一源極上方，在第一半導(dǎo)體的上方設(shè)置有第一漏極，第二半導(dǎo)體設(shè)置在第二源極上方，在第二半導(dǎo)體的上方設(shè)置有第二漏極，第二柵極和第一漏極連接，在第一柵極與第一源極之間設(shè)置有壓電凝膠；在第一柵極與溝道之間，以及第二柵極與溝道之間均設(shè)置有離子液體凝膠。

4、基于壓電凝膠的觸覺感知突觸的制備方法，包括以下步驟：

5、步驟1：對(duì)清洗后的襯底進(jìn)行干燥處理；

6、步驟2：在干燥處理后的襯底上使用掩模法蒸鍍特定形狀的底電極，底電極包括第一源極、第一柵極、第二源極、第二柵極；

7、步驟3：在硅片上旋涂摻雜了光交聯(lián)劑的半導(dǎo)體材料，隨后通過掩膜法曝光、清洗，得到圖案化的半導(dǎo)體區(qū)域；

8、步驟4：再使用掩膜法蒸鍍頂電極，頂電極包括第一漏極和第二漏極；

9、步驟5：在第一柵極和第二柵極滴加ag或agcl分散液，隨后退火，形成ag或agcl柵極；

10、步驟6：在第一柵極和第二柵極分別與溝道之間滴加離子液體凝膠，在第一柵極與第一源極之間滴加壓電凝膠，并進(jìn)行光固化；

11、步驟7：對(duì)器件進(jìn)行封裝。

12、優(yōu)選地，半導(dǎo)體材料的厚度為200-500nm。

13、優(yōu)選地，頂電極是厚度為80nm的金。

14、優(yōu)選地，壓電凝膠為通過pvdf-hfp、litfsi、聚碳酸丙烯酯混合，并通過澆鑄法制成。

15、優(yōu)選地，半導(dǎo)體材料為pg2t-t,?gdpp-g2t,?pedot:pss,?bbl中的至少一種。

16、優(yōu)選地，交聯(lián)劑為pegda。

17、本發(fā)明的有益效果在于：

18、本發(fā)明中，使用有壓電凝膠將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)。壓電凝膠具有響應(yīng)靈敏、生物相容、壓電信號(hào)明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠有效將瞬時(shí)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。

19、本發(fā)明中，通過調(diào)控litfsi濃度，可以使壓電凝膠對(duì)壓力具有不同的瞬態(tài)響應(yīng)特性，可以針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行選擇。

20、本發(fā)明中，第一晶體管具有大記憶窗口，同時(shí)具有高靈敏度的壓力信號(hào)-電信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，可將瞬時(shí)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)輸出，便于后續(xù)處理。

21、本發(fā)明中，第二晶體管具有高達(dá)104的跨導(dǎo)，能將第一晶體管產(chǎn)生的壓電信號(hào)準(zhǔn)確地采集放大。

22、本發(fā)明中，制作工藝均使用蒸鍍、旋涂等簡單工藝，易于大面積制造，具有較高良品率，易于商業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種基于壓電凝膠的觸覺感知突觸，其特征在于，包括第一晶體管和第二晶體管，第一晶體管的第一源極、第一柵極，以及第二晶體管的第二源極、第二柵極均設(shè)置在一襯底上，第一半導(dǎo)體設(shè)置在第一源極上方，在第一半導(dǎo)體的上方設(shè)置有第一漏極，第二半導(dǎo)體設(shè)置在第二源極上方，在第二半導(dǎo)體的上方設(shè)置有第二漏極，第二柵極和第一漏極連接，在第一柵極與第一源極之間設(shè)置有壓電凝膠；在第一柵極與溝道之間，以及第二柵極與溝道之間均設(shè)置有離子液體凝膠。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓電凝膠的觸覺感知突觸的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電凝膠的觸覺感知突觸的制備方法，其特征在于，半導(dǎo)體材料的厚度為200-500nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電凝膠的觸覺感知突觸的制備方法，其特征在于，頂電極是厚度為80nm的金。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電凝膠的觸覺感知突觸的制備方法，其特征在于，壓電凝膠為通過pvdf-hfp、litfsi、聚碳酸丙烯酯混合，并通過澆鑄法制成。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電凝膠的觸覺感知突觸的制備方法，其特征在于，半導(dǎo)體材料為pg2t-t,?gdpp-g2t,?pedot:pss,?bbl中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于壓電凝膠的觸覺感知突觸的制備方法，其特征在于，交聯(lián)劑為pegda。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于壓電凝膠的觸覺感知突觸及其制備方法，使用有壓電凝膠將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電學(xué)信號(hào)；壓電凝膠具有響應(yīng)靈敏、生物相容、壓電信號(hào)明顯的優(yōu)勢(shì)，能夠有效將瞬時(shí)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；通過調(diào)控LiTFSI濃度，可以使壓電凝膠對(duì)壓力具有不同的瞬態(tài)響應(yīng)特性，可以針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行選擇；第一晶體管具有大記憶窗口，同時(shí)具有高靈敏度的壓力信號(hào)?電信號(hào)轉(zhuǎn)換功能，可將瞬時(shí)壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電流信號(hào)輸出，便于后續(xù)處理；第二晶體管具有高達(dá)104的跨導(dǎo)，能將第一晶體管產(chǎn)生的壓電信號(hào)準(zhǔn)確地采集放大；制作工藝均使用蒸鍍、旋涂等簡單工藝，易于大面積制造，具有較高良品率，易于商業(yè)化應(yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：李勝,于軍勝,尹可杰,謝卓驍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8