[發明專利]一種基于有機/無機雜化鈣鈦礦的兩端人造突觸電子器件的制備方法

有效

• 申請號: 201910166108.0
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109920914B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 徐文濤;于海洋;龔江東
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: H01L51/40
• 分類號: H01L51/40;B82Y10/00;B82Y15/00
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 張耀

1.一種基于有機/無機雜化鈣鈦礦的兩端人造突觸電子器件的制備方法，其特征在于器件所用活性層為鈣鈦礦材料；依次包括如下步驟：

1)高摻雜硅襯底經丙酮溶液和異丙醇IPA溶液超聲清洗，將異丙醇溶液加熱至沸騰，用異丙醇熱蒸汽熏蒸襯底表面，然后用N₂將其表面吹干；

2)將溴化鉛PbBr₂和甲基氯化胺MACl或者甲基溴化胺MABr混合后溶于二甲基甲酰胺DMF和二甲基亞砜DMSO的混合溶劑中，然后將混合物置于磁力攪拌器上攪拌至澄清透明，配置成鈣鈦礦溶液MAPbClBr₂或者MAPbBr₃；

3)將步驟1)所得硅襯底置于紫外臭氧清洗機中處理，取步驟2)中配置的鈣鈦礦溶液于所得的硅襯底上，經旋涂并滴加反溶劑氯苯，旋涂結束后，將鈣鈦礦薄膜置于加熱板上，退火后冷卻至室溫，獲得鈣鈦礦薄膜；

4)利用掩模板，在步驟3)獲得的鈣鈦礦薄膜表面蒸鍍金電極，制備得到鈣鈦礦兩端人造突觸電子器件；

5)用半導體分析儀對步驟4)中獲得的鈣鈦礦兩端人造突觸電子器件進行電學性能測試，通過調節輸入的脈沖信號，實現該人造突觸對生物突觸功能性行為的模擬；

步驟4)中最終獲得的鈣鈦礦兩端人造突觸電子器件對外界電脈沖信號具有較高的靈敏度，接收低至100mV的脈沖刺激，最低能耗僅為5.8pJ。

2.根據權利要求1所述的基于有機/無機雜化鈣鈦礦的兩端人造突觸電子器件的制備方法，其特征在于：步驟1)中是將高摻雜的硅襯底放入丙酮溶液中超聲清洗，再將其放入異丙醇IPA溶液中超聲清洗，然后將IPA加熱至沸騰，用IPA熱蒸汽熏蒸襯底表面，然后用N₂槍將其表面吹干。

3.根據權利要求1所述的基于有機/無機雜化鈣鈦礦的兩端人造突觸電子器件的制備方法，其特征在于：步驟2)中是將摩爾比為1:1～1.1:1的溴化鉛PbBr₂和甲基氯化胺MACl或者甲基溴化胺MABr混合后溶于體積比為5:2～4:1的二甲基甲酰胺DMF：二甲基亞砜DMSO混合溶劑中，然后將混合物置于磁力攪拌器上攪拌至澄清透明，配置成質量分數為10～20％的鈣鈦礦MAPbClBr₂或者MAPbBr₃溶液。

4.根據權利要求1所述的基于有機/無機雜化鈣鈦礦的兩端人造突觸電子器件的制備方法，其特征在于：步驟3)中是將步驟1)所得硅襯底置于紫外臭氧清洗機中處理，用移液槍取50～70μL步驟2)中配置的鈣鈦礦溶液于所得的硅襯底上，先以800～1000r·min^-1的轉速旋涂10～15s，緊接著以3500～5000r·min^-1的轉速旋涂30～50s，同時在第二階段旋涂開始10s時，滴加70～100μL反溶劑氯苯，旋涂結束后，將鈣鈦礦薄膜置于加熱板上，在100～130℃下退火30～50min后冷卻至室溫，獲得均勻且結晶良好的鈣鈦礦薄膜，整個旋涂過程在氮氣手套箱中進行。

5.根據權利要求1所述的基于有機/無機雜化鈣鈦礦的兩端人造突觸電子器件的制備方法，其特征在于：步驟4)中是利用掩模板，在步驟3)獲得的鈣鈦礦薄膜表面蒸鍍80～150nm厚的圓形金電極，制備得到鈣鈦礦兩端人造突觸電子器件。

6.根據權利要求1或5所述的基于有機/無機雜化鈣鈦礦的兩端人造突觸電子器件的制備方法，其特征在于：步驟4)中的金電極能夠用鋁電極替代。