人腦是一種高度復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和信息處理系統(tǒng),腦啟發(fā)神經(jīng)形態(tài)計算領(lǐng)域可以打破“馮諾依曼瓶頸”,為電子集成系統(tǒng)的超高性能和超低功耗提供了新思路。突觸電子學(xué)旨在從物理層面上構(gòu)建如人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣的電路,實現(xiàn)大規(guī)模并行計算和高度塑性,并研發(fā)可以進行突觸仿生和神經(jīng)計算等功能的新型電子器件。在大規(guī)模陣列構(gòu)建中,三端突觸晶體管可以有效避免寄生電流導(dǎo)致的潛通路現(xiàn)象;還可以簡化電路實現(xiàn)多端輸入?yún)f(xié)同工作,不僅可以模擬突觸可塑性功能,更符合神經(jīng)形態(tài)工程高并行度和高緊密度的要求。雙電層薄膜晶體管（Electric-Double-Layer Thin-Film-Transistors,EDL TFTs）就是一種典型的三端突觸晶體管。雙電層TFTs利用電解質(zhì)巨大的雙電層電容有效實現(xiàn)了超低電壓工作;并因離子運動引發(fā)的弛豫,可以用來模擬突觸可塑性,而且容易擴展成為多柵結(jié)構(gòu),實現(xiàn)多輸入整合,與神經(jīng)元樹突整合的工作方式類似,因此雙電層TFTs在神經(jīng)形態(tài)工程和生物化學(xué)傳感領(lǐng)域備受關(guān)注。固態(tài)電解質(zhì)柵介質(zhì)具有較大的雙電層電容,并且容易加工制備,用作雙電層TFTs的柵介質(zhì)材料,可以降低器件工作電壓,并具有較好的結(jié)構(gòu)擴展性和穩(wěn)定性... 

【文章來源】：南京大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：109 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－２電極表面的雙電層模型

導(dǎo)的載流子密度可以達到ｌ〇１５ｃｍ＇遠(yuǎn)高于普通的固態(tài)電介質(zhì)（電容量？ｌ（ｒ７Ｆ／ｃｍ２，??誘導(dǎo)載流子密度？ｌ〇ｌ３ｃｍ＿２）ｎ９，２５］。電解質(zhì)中含有大量的移動離子，包括陰離子和??陽離子ｎ７］。如圖１－３所示，施加外部電壓時，陰離子和陽離子移動到電極表面，??即充電過程；當(dāng)去除外部電壓時，離子重新移回至電解質(zhì)中，這就是放電過程。??由于電解質(zhì)中的離子遷移率遠(yuǎn)低于電子遷移率，因此電解質(zhì)中的離子放電過程需??要幾毫秒。圖１－３?（ｄ）表明，磷硅酸鹽玻璃ＰＳＧ基電解質(zhì)膜的比電容隨頻率的??４??

Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ?Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ??圖１－３?（ａ）?－?（ｃ）電解質(zhì)電容器的充放電過程；（ｄ）磷硅酸鹽玻璃ＰＳＧ基電解??質(zhì)的比電容與頻率的函數(shù)關(guān)系［２６］。??雙電層最重要的特點是電壓幾乎全在雙電層內(nèi)下降，因此內(nèi)部電場非常大??（＞１０ＭＶ／ｃｍ）?［２５】。由于介質(zhì)擊穿，傳統(tǒng)電容器無法實現(xiàn)如此高的電場。雙電層??的厚度是納米級的，因此雙電層電容器的比電容非常大，在ｌＯ＾Ｆ／ｃｍ２范圍內(nèi)誘??導(dǎo)的載流子密度可以達到ｌ〇１５ｃｍ＇遠(yuǎn)高于普通的固態(tài)電介質(zhì)（電容量？ｌ（ｒ７Ｆ／ｃｍ２，??誘導(dǎo)載流子密度？ｌ〇ｌ３ｃｍ＿２）ｎ９，２５］。電解質(zhì)中含有大量的移動離子，包括陰離子和??陽離子ｎ７］。如圖１－３所示，施加外部電壓時，陰離子和陽離子移動到電極表面，??即充電過程；當(dāng)去除外部電壓時，離子重新移回至電解質(zhì)中，這就是放電過程。??由于電解質(zhì)中的離子遷移率遠(yuǎn)低于電子遷移率

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Synaptic electronics and neuromorphic computing[J]. Navnidhi K.UPADHYAY,Saumil JOSHI,J.Joshua YANG.  Science China（Information Sciences）. 2016(06)



本文編號：3013402