专利详情

标题一种基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统及其制备方法
[标]当前申请(专利权)人南开大学
申请日2024年5月21日
申请号CN202410629710.4
公开(公告)日2024年8月16日
公开(公告)号CN118507106A
授权日-
法律状态/事件公开
专利类型发明申请
发明人徐文涛 | 杜怡 | 杨露
受理局中国
当前申请人(专利权)地址300350 天津市津南区海河教育园区同砚路38号 (天津,天津,津南区)
IPC分类号H01B5/14 | B82Y15/00 | B82Y30/00 | B82Y40/00 | H01B13/00
国民经济行业分类号C3831 | C3832 | C3833
代理机构天津翰林知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人赵凤英
被引用专利数量-
专利价值-

摘要

本发明为一种基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统及其制备方法。该系统的组成包括衬底、半导体纳米线阵列、叉指电极、栅极介质层和顶电极;其中,衬底表面为纳米线阵列层,纳米线阵列层表面设有叉指电极,叉指电极的上部覆盖有栅极介质层,顶电极附着在栅极介质层上;所述的栅极介质层采用壳聚糖凝胶薄膜;凝胶薄膜的厚度范围是10μm‑50μm。本发明不仅简化了系统结构,提高了系统的整体性能和可靠性,还可以用于对触觉刺激压力和刺激数量的判别,为触觉科技领域带来了新的应用前景。

1.一种基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统,其特征为该系统的组成包括衬底、半导体纳米线阵列、叉指电极、栅极介质层和顶电极;其中,衬底表面为纳米线阵列层,纳米线阵列层表面设有叉指电极,叉指电极的上部覆盖有栅极介质层,顶电极附着在栅极介质层上;
所述的衬底采用玻璃、Si、SiO2材料或者聚酰亚胺;
所述的纳米线阵列材料采用SnO2;纳米线的直径为500nm~3μm;纳米线的长度为1cm~2cm;纳米线间距为100μm~300μm;
所述的叉指电极为源电极和漏电极;两者材料相同或不同,为金或者银;
所述的栅极介质层采用壳聚糖凝胶薄膜;所述的凝胶薄膜的厚度范围是10μm~50μm。
2.如权利要求1所述的基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统,其特征为叉指电极的长度为5mm~10mm;叉指电极的宽度为5mm~10mm;叉指电极的叉口宽度为200μm~2000μm;叉指电极的间距为100μm~500μm;叉指电极的厚度为50nm~120nm。
3.如权利要求1所述的基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统,其特征为所述的顶电极材料采用ITO、金或者银。
4.如权利要求1所述的基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统的制备方法,其特征为包括以下步骤:
1)将壳聚糖粉末溶解在混合溶剂中,在30~70℃下搅拌1~6小时,得到混合溶液;
其中,混合溶液中壳聚糖粉末的浓度7.5~20mg/mL,
混合溶剂为酸性溶液和助溶剂混合而成;每5mL酸性溶液加入0.1~0.5mL助溶剂;
酸性溶液为醋酸或者盐酸溶液;
2)将步骤1)中的混合溶液滴在模板上,在75~85℃下干燥25~40分钟,将混合溶液转化为胶体;
3)将聚乙烯吡咯烷酮、氯化亚锡二水合物溶于N,N-二甲基甲酰胺中,常温下搅拌溶解6~24小时,得到前驱体溶液;
其中,聚乙烯吡咯烷酮:氯化亚锡二水合物的质量比为1~3:1;前驱体溶液中,聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为10~20%;
4)利用电流体喷印设备将前驱体溶液打印纳米线阵列在衬底上;
其中,静电纺丝参数为:静电纺丝电压为1~2kV,注射器针头到基板的距离为2~7mm,注射器针头出液量为10~100nL/min,基板运动速度为0.1m/s~1m/s;
5)将步骤4)得到的纳米线阵列在马弗炉中升温,在400~550℃下煅烧60~120min,降温后得到SnO2半导体纳米线阵列;
6)利用掩模板,在步骤5)中获得的半导体纳米线阵列表面蒸镀金属电极,作为突触晶体管的源极和漏极;
7)将步骤2)制备的凝胶贴在步骤6)制备的半导体纳米线阵列表面作为突触晶体管的栅极介质层,并贴附顶电极,最终制成基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统。
5.如权利要求4所述的基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统的制备方法,其特征为步骤1)中的助溶剂为水,甲醇,乙醇,丙醇或者异丙醇;搅拌的速度为300~600rpm;醋酸的质量百分浓度为1%~5%,盐酸的质量百分浓度为1%~10%。
6.如权利要求4所述的基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统的制备方法,其特征为步骤2)中的模板表面可以是平板,微型圆球,微型金字塔,微型纺织等三维微结构;
模板的材质为硅片,玻璃,聚合物,金属或者氧化物;所述的为氧化硅或氧化铝。
7.如权利要求4所述的基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统的制备方法,其特征为步骤4)中的衬底分别用去离子水、异丙醇、丙酮和无水乙醇依次超声清洗15~30分钟,然后用氮气将衬底表面吹干。
8.如权利要求1所述的基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统的应用,其特征为用于对触觉刺激压力和刺激数量的判别。
9.如权利要求8所述的基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统的应用,其特征为具体包括如下步骤:
将基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统的栅极、源电极和漏电极分别与半导体测试分析仪相连;当系统受到的压力从0N增加到0.2N时,输出电流整体呈现从7.5μA上升到30μA的趋势,实现不同的触觉压力的检测;
或者,当刺激数量从1个增加到10个时,系统的EPSC随之从7.5μA增加到25μA,实现对刺激数量的感知。

技术领域:
[0001]本发明属于神经形态系统领域,特别是基于纳米线的神经形态触觉感知系统。
背景技术:
[0002]近年来,随着电子学、生医工程和脑机接口的不断深入发展,大量神经形态系统被提出,用于人类健康检测以及残障人士的康复。搭建具备感知、信息处理和监测功能的神经形态电子系统展现了重要的应用前景。感受系统作为人体信息处理的核心,扮演了连接大脑与外界环境的重要中介角色,对于整体系统的功能起到至关重要的作用。目前对于触觉传感器和神经形态电子器件的研究已取得了巨大进展,而集成式触觉感知系统却鲜有报道。传统的触觉感知系统装置大致可包括传感器,电路转换单元,神经形态电子器件。这些设备不仅价格昂贵、体积较大不方便携带,更重要的是不能实现对触觉刺激的检测及信息处理功能的集成,很难满足神经形态感知系统的需求。因此,为了模拟人类皮肤的触觉感知特性以及对触觉传感器信号进行高效的信号处理,触觉传感器与神经形态器件的融合被视为一种可行的解决方案,通过它们的信号处理和记忆功能,充分发挥神经形态器件天生的并行和高效信息处理能力。因此,通过模仿人类触觉感知机制,制备具有高灵敏度、集成检测和信息处理功能的神经形态触觉感知系统具有重要意义,将为神经形态电子学的发展提供关键支持。
发明内容:
[0003]本发明旨在弥补当前技术中的不足,提供一种基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统及其制备方法。该系统将触觉传感功能层和神经形态突触器件集成于一个器件中,并采用了柔性电解质薄膜,即壳聚糖基离子胶作为栅极绝缘层材料;该材料不仅仅具备传统介电层的隔离功能,更重要的是具有响应触觉的特性。当受到外部压力刺激时,柔性电解质薄膜发生形变,导致其电学性能发生变化。随后,通过与半导体纳米线突触晶体管器件的协同作用,感知和处理不同压力信号,从而实现了对触觉的感知、检测和信息处理,形成了一个整体的触觉感知系统。本发明不仅简化了系统结构,提高了系统的整体性能和可靠性,还为触觉科技领域带来了新的应用前景。
[0004]本发明所采用的技术方案是:
[0005]一种基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统,该系统的组成包括衬底、半导体纳米线阵列、叉指电极、栅极介质层和顶电极;其中,衬底表面为纳米线阵列层,纳米线阵列层表面设有叉指电极,叉指电极的上部覆盖有栅极介质层,顶电极附着在栅极介质层上;
[0006]所述的衬底采用玻璃、Si、SiO2材料或者聚酰亚胺;
[0007]所述的纳米线阵列材料采用SnO2;纳米线的直径为500nm~3μm;纳米线的长度为1cm~2cm;纳米线间距为100μm~300μm;
[0008]所述的叉指电极为源电极和漏电极;两者材料相同或不同,具体采用金或者银材料;叉指电极的长度为5mm~10mm;叉指电极的宽度为5mm~10mm;叉指电极的叉口宽度为200μm~2000μm;叉指电极的间距为100μm~500μm;叉指电极的厚度为50nm~120nm;
[0009]所述的栅极介质层采用壳聚糖凝胶薄膜;所述的凝胶薄膜的厚度范围是10μm~50μm;
[0010]所述的顶电极材料采用ITO、金或者银材料。
[0011]所述的基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统的制备方法,包括以下步骤:
[0012]1)将壳聚糖粉末溶解在混合溶剂中,在30~70℃下以300~600rpm的速度搅拌1~6小时,得到混合溶液;
[0013]其中,混合溶液中壳聚糖粉末的浓度7.5~20mg/mL;
[0014]混合溶剂为酸性溶液和助溶剂混合而成;每5mL酸性溶液加入0.1~0.5mL助溶剂;
[0015]酸性溶液为醋酸或者盐酸溶液,醋酸的质量百分浓度为1%~5%,盐酸的质量百分浓度为1%~10%;
[0016]2)将步骤1)中的混合溶液滴在模板上,在75~85℃的加热台上干燥25~40分钟,将混合溶液转化为胶体;
[0017]3)将聚乙烯吡咯烷酮、氯化亚锡二水合物溶于N,N-二甲基甲酰胺中,常温下搅拌溶解6~24小时,得到前驱体溶液;
[0018]其中,聚乙烯吡咯烷酮:氯化亚锡二水合物的质量比为1~3:1;前驱体溶液中,聚乙烯吡咯烷酮的质量分数为10~20%;
[0019]4)利用电流体喷印设备将前驱体溶液打印纳米线阵列在衬底上;
[0020]其中,衬底分别用去离子水、异丙醇、丙酮和无水乙醇依次超声清洗15~30分钟,然后用氮气将衬底表面吹干;
[0021]5)将步骤4)得到的纳米线阵列在马弗炉中升温,在400~550℃下煅烧60~120min,降温后得到SnO2半导体纳米线阵列;
[0022]所述过程的静电纺丝参数为:静电纺丝电压为1~2kV,注射器针头到基板的距离为2~7mm,注射器针头出液量为10~100nL/min,基板运动速度为0.1m/s~1m/s;
[0023]6)利用掩模板,在步骤5)中获得的半导体纳米线阵列表面蒸镀金属电极,作为突触晶体管的源极和漏极;
[0024]7)将步骤2)制备的凝胶贴在步骤6)制备的半导体纳米线阵列表面作为突触晶体管的栅极介质层,并贴附顶电极最终制成基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统;
[0025]所述的基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统,其特征为所述的步骤1)中的助溶剂为水,甲醇,乙醇,丙醇或者异丙醇,以提高对不同溶剂选择的适应性;
[0026]所述的基于纳米线突触器件的神经形态触觉感知系统,其特征为所述的步骤2)中的模板表面可以是平板,微型圆球,微型金字塔,微型纺织等三维微结构;
[0027]模板的材质为硅片,玻璃,聚合物,金属或者氧化物;所述的为氧化硅或氧化铝;
[0028]值得注意的是,不同模板表面三维结构的选择可能对系统的性能产生影响,例如微型金字塔结构可能提高触感感知系统对触觉刺激的检测灵敏度。在实际应用中,选择适用的模板表面结构需考虑系统性能的需求,以达到最佳效果;
[0029]所述的基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统,其特征为用于对触觉刺激压力和刺激数量的判别;
[0030]具体包括如下步骤:
[0031]将基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统的栅极、源电极和漏电极分别与半导体测试分析仪相连;当系统受到的压力从0N增加到0.2N时,输出电流整体呈现从7.5μA上升到30μA的趋势,实现不同的触觉压力的检测;
[0032]当刺激数量从1个增加到10个时,系统的EPSC随之从7.5μA增加到25μA,实现对刺激数量的感知。
[0033]本发明的实质特点为:
[0034]本发明中,把触觉传感功能层和神经形态突触器件集合在一个器件中共同作用构成触觉感知系统,舍弃了传统分离的做法。传统上,触觉传感功能层和神经形态突触器件通常被制造和处理为独立的组件,它们之间需要额外的连接电路来实现信号的传递和处理。这种分离的设计不仅增加了系统的复杂度和成本,而且容易受到外部干扰,导致信号传输不稳定和能耗增加。而通过本发明的集成设计,触觉传感功能层和神经形态突触器件被紧密结合在一起,相互之间可以直接交互和传递信息,从而大大简化了系统的结构和设计。这种集成方案使得触觉感知系统具有更高的稳定性、更快的响应速度和更低的能耗,为实现高效的触觉感知提供了可靠的基础。
[0035]本发明采用柔性壳聚糖凝胶薄膜作为突触晶体管的栅极介质层,通过模仿人类皮肤的触觉感知机制,制备了一个具有高灵敏度感知能力、集成检测和信息处理功能神经形态触觉感知系统。随着神经形态电子学的发展,搭建具备感知、信息处理和监测功能的神经形态电子系统展现了重要的应用前景。感受系统作为人体信息处理的核心,扮演了连接大脑与外界环境的重要中介角色,对于整体系统的功能起到至关重要的作用。为了模拟人类皮肤的触觉感知特性,对触觉传感器信号进行高效的信号处理显得尤为关键。触觉传感器与神经形态器件的融合被视为一种可行的解决方案,通过它们的信号处理和记忆功能,充分发挥神经形态器件天生的并行和高效信息处理能力。
[0036]本发明采用创新的技术方案,将壳聚糖凝胶薄膜作为突触晶体管器件的栅介质层。在受到不同压力刺激时,壳聚糖凝胶薄膜的厚度及电阻发生变化,产生不同的电信号,通过突触晶体管器件的检测和信息处理,成功地实现对触觉的高效感知和处理。
[0037]本发明的有益效果为:
[0038]1)本发明以壳聚糖凝胶栅极介质层和SnO2半导体纳米线型人工突触器件为主体构建了人工触觉感知系统,体积紧凑,不超过4cm3,减少了系统尺寸和重量,显著提高了设备的便携性;
[0039]2)本发明中的神经形态触觉感知系统不仅在单个器件中高度敏感地感知压力,同时集成了检测和信息处理功能,系统可以直接在传感器中进行信号处理和数据处理,减少了数据传输和处理的延迟,提高了数据处理的效率,具备其他触觉感知系统所不具备的特点;
[0040]3)本发明中集成式神经形态触觉感知系统可以通过共享电路和资源来减少能量消耗,因为传感器和神经形态器件可以共享同一电源和电路结构,从而降低了系统的整体能量消耗,且集成式系统减少了组件之间的连接和接口,降低了系统中的故障和失效可能性,提高了系统的稳定性和可靠性;
[0041]4)本发明中栅极介质层采用的壳聚糖具有生物相容性、可降解性、低毒性、多功能性、优越的电学性能以及丰富的资源来源,是目前人造感知系统所不具备的独特特点。
附图说明:
[0042]图1为基于纳米线突触晶体管的神经形态触觉感知系统结构示意图;
[0043]图2为实施例1中SnO2纳米线的光学显微镜表征示意图;
[0044]图3为实施例1中壳聚糖压力传感薄膜在不同压力刺激下的电阻变化示意图;
[0045]图4为实施例1中触觉感知系统在不同压力刺激下的EPSC示意图;
[0046]图5为实施例1中触觉感知系统在不同压力刺激下的EPSC随刺激个数的变化示意图;
具体实施方式:
[0047]下面结合实例对本发明进行阐述,但并不因此将本发明限制在实例范围之内。
[0048]实施例1
[0049]1)称取40mg壳聚糖粉末溶解在5ml冰醋酸(2wt%)和0.2ml无水乙醇的混合溶液中,在50℃下以500rpm的速度搅拌5个小时;
[0050]2)将步骤1)中的溶液滴在干净的玻璃片上,在80℃的干燥箱中干燥30分钟,将壳聚糖溶液转化为胶体,得到的是壳聚糖离子胶薄膜,厚度为50μm;
[0051]3)将质量比为3:4的氯化亚锡二水合物和聚乙烯吡咯烷酮溶解于N,N-二甲基甲酰胺中,常温下搅拌12小时,制备前驱体溶液;其中,聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度分数为12.5%;
[0052]4)将上述前驱体溶液吸取至注射器中,利用电流体喷印设备(E-Jet)将前驱体溶液打印纳米线阵列在玻璃衬底上,控制静电纺丝电压为1.2kV、注射器针头和基板之间的距离为5mm,针头出液量设置为30nL/min,基板运动速度设置为1000mm/s。其中,玻璃衬底分别用去离子水、异丙醇、丙酮和无水乙醇依次超声清洗15~30分钟,然后用氮气将衬底表面吹干;
[0053]5)将上述制备得到了纳米线阵列置于马弗炉中500℃下加热2小时,升温速度为3℃/min,降温速度为3℃/min;(纳米线的直径为1μm;纳米线的长度为2cm;纳米线间距为100μm;阵列铺满)
[0054]6)利用掩模板,在上述获得的半导体纳米线阵列表面蒸镀金属金,形成叉指电极,作为突触晶体管的源极和漏极,其中,叉指电极的厚度为80nm,宽度为5mm,长度为5mm,叉口宽度为200μm,叉指电极的间距为100μm;
[0055]7)将步骤2)中得到的壳聚糖离子胶薄膜贴于步骤6)获得的半导体纳米线阵列表面的叉指电极上方,作为突触晶体管的栅极介质层,覆盖其表面。同时,在离子胶薄膜上方贴附ITO/PEN作为顶电极,其厚度为0.5mm,制备出神经形态触觉感知系统(如附图1所示)。
[0056](器件的尺寸为2cm×2cm)
[0057]图1为神经形态触觉感知系统结构示意图,其主要包含壳聚糖离子胶触觉传感薄膜和SnO2纳米线突触器件;
[0058]图2为实施例1中SnO2半导体纳米线阵列的光学显微镜图片。从图中可以清晰地看到,我们成功地制备了具有长直且连续性良好的SnO2半导体纳米线阵列。这些纳米线排列整齐,没有明显的断裂或缺陷,显示出优异的形貌和结构特征;
[0059]图3为实施例1中壳聚糖离子凝胶薄膜电阻变化的分析示意图。使用美国吉时利Keithley公司2400数字源表对壳聚糖离子凝胶薄膜上下两端加上的电极进行测试,并在室温条件下使用Mark-10牵引计对壳聚糖凝胶薄膜在不同压力下的电阻变化进行了测量。结果显示,壳聚糖离子凝胶薄膜在不同压力下呈现出不同的电阻值。当施加压力在0~2.5N的范围内时,薄膜的电阻随着压力的增大而逐渐减小。这一发现表明,我们制备的壳聚糖离子凝胶具备了对不同大小压力的可靠检测功能。
[0060]图4为实施例1中制备的神经形态触觉感知系统在不同压力刺激下的突触后电流(EPSC)示意图。在室温条件下,我们使用Mark-10牵引计对神经形态触觉感知系统的壳聚糖凝胶薄膜施加了不同的压力。同时,我们将该系统的栅极、源电极和漏电极分别连接至美国吉时利Keithley公司4200A-SCS半导体测试分析仪,对神经形态触觉感知系统的EPSC进行了测量。可以发现在不同压力刺激下,EPSC随着施加压力的增大而升高(在无压力作用下,突触后电流为7.5μA。施加0.1N的压力后,突触后电流增加至12.5μA。随着施加压力逐渐增加至0.2N,突触后电流相应增加至30μA),这一现象与图3中壳聚糖离子凝胶薄膜电阻的变化趋势一致,成功地说明了我们的神经形态触觉感知系统能够实现对不同触觉刺激的感知;
[0061]图5为实施例1中制备的神经形态触觉感知系统在不同压力刺激下的EPSC随刺激数量变化示意图。通过一系列实验,以观察EPSC值随着刺激数量变化的趋势:在压力为0N时,我们分别测试了刺激数量从1个到10个时的EPSC值,结果显示EPSC从7.5μA增加到25μA。当压力为0.1N时,我们同样进行了相同范围的实验,EPSC值从12.5μA增加到48μA。而在压力为0.2N时,EPSC值从30μA增加到87μA。这些实验结果表明,我们的神经形态触觉感知系统成功地实现了对不同压力下的刺激数量的感知,并且具有累积效应,从而证明了其检测和信息处理功能的有效性。其中测试仪器为美国吉时利Keithley公司4200A-SCS半导体测试分析仪。这种系统可以用于智能感知和机器人技术中,使机器人能够更加智能地感知和理解外部环境。通过模拟人类触觉系统的工作原理,神经形态触觉感知系统能够准确地检测和处理各种触觉刺激,从而提高机器人在复杂环境中的感知能力和适应性。其次,神经形态触觉感知系统也可以在医疗保健领域中发挥重要作用。例如,可以应用于智能义肢和假肢技术中,使残障人士能够更自然地感知外部环境和控制假肢的运动。此外,该技术还可以用于开发智能医疗设备,如智能皮肤贴片,用于监测患者的生理指标和病情变化。
[0062]具体测试方法如下:首先,将神经形态触觉感知系统与半导体参数分析仪连接。对触觉感知系统施加不同的触觉压力,并测量相应的突触后电流值。随后,将所得的电流值与识别预处理得到的不同压力触觉刺激下的电流输出值比较,从而得到施加压力的大小;
[0063]这个器件能够感受压力的变化和刺激数量的变化,主要是因为其中采用了壳聚糖薄膜作为关键组成部分。首先,壳聚糖薄膜作为栅极介质层,处于器件的关键位置。当外部施加压力时,壳聚糖薄膜会发生形变,因为壳聚糖具有较好的柔韧性和可压缩性,能够适应外部压力的变化。这种形变会导致壳聚糖薄膜的厚度发生变化,从而影响器件内部的电学性能。其次,壳聚糖薄膜的形变会影响器件内部的电阻变化。当施加压力时,壳聚糖薄膜的厚度减小,电阻会相应地发生变化。因此,通过测量器件的电阻变化,就可以实现对外部压力变化的感知和检测。此外,壳聚糖薄膜的形变还会影响到器件内部的突触晶体管的工作状态。突触晶体管是一种具有突触功能的器件,其工作状态受到栅极介质层的影响。当壳聚糖薄膜发生形变时,栅极介质层的性能发生变化,从而影响到突触晶体管的电学特性,进而影响到整个器件的工作状态。因此,通过壳聚糖薄膜的形变,器件可以实现对压力变化和刺激数量变化的感知和检测。这一微观机理的作用使得器件具有了高灵敏度和可靠性,能够广泛应用于感知技术和智能系统中。
[0064]实施例2
[0065]1)称取60mg壳聚糖粉末溶解在5ml盐酸(2wt%)和0.2mL的甘油混合溶液中,在60℃下以500rpm的速度搅拌4小时;
[0066]2)将步骤1)中的溶液滴在干净的具有金字塔凹槽微结构的硅片上,在80℃的干燥箱中干燥30分钟,将壳聚糖溶液转化为胶体;
[0067]3)将质量比为3:4的氯化亚锡二水合物和聚乙烯吡咯烷酮溶解于N,N-二甲基甲酰胺中,常温下搅拌6小时,制备前驱体溶液;其中,聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度分数为10%;
[0068]4)将上述前驱体溶液吸取至注射器中,利用电流体喷印设备将前驱体溶液打印为纳米线阵列,控制静电纺丝电压为1.0kV、注射器针头和基板之间的距离为3mm,针头出液量设置为50nL/min,基板运动速度设置为1000mm/s;
[0069]5)将上述制备得到了纳米线阵列置于马弗炉中500℃下加热1.5小时,升温速度为3℃/min,降温速度为3℃/min;
[0070]6)利用掩模板,在上述获得的半导体纳米线阵列表面蒸镀金属电极银,形成叉指电极作为突触晶体管的源极和漏极,其中,叉指电极的厚度为100nm,宽度为6mm,长度为6mm,叉口宽度为200μm,叉指电极的间距为100μm;
[0071]7)将步骤2)中得到的壳聚糖离子胶薄膜贴于步骤6)获得的半导体纳米线阵列表面作为突触晶体管的栅极介质层,并贴附ITO/PEN作为顶电极,制备出神经形态触觉感知系统
[0072]实施例3
[0073]1)称取60mg壳聚糖粉末溶解在5ml冰醋酸和0.4mL异丙醇混合溶液中(2wt%),在50℃下以600rpm的速度搅拌4小时;
[0074]2)将步骤1)中的溶液滴在干净的具有纺织微结构的硅片上,在80℃的干燥箱中干燥30分钟,将离子溶液转化为胶体;
[0075]3)将质量比为1:2的氯化亚锡二水合物和聚乙烯吡咯烷酮溶解于N,N-二甲基甲酰胺,常温下搅拌12小时,制备前驱体溶液,其中聚乙烯吡咯烷酮的质量浓度分数为15%;
[0076]4)将上述前驱体溶液吸取至注射器中,利用电流体喷印设备将前驱体溶液打印为纳米线阵列,控制静电纺丝电压为1.5kV、注射器针头和基板之间的距离为17mm,针头出液量设置为50nL/min,基板运动速度设置为1000mm/s;
[0077]5)将上述制备得到了纳米线阵列置于马弗炉中500℃下加热1.5小时,升温速度为3℃/min,降温速度为3℃/min;
[0078]6)利用掩模板,在上述获得的半导体纳米线阵列表面蒸镀金属电极金,形成叉指电极作为突触晶体管的源极和漏极,其中,叉指电极的厚度为70nm,宽度为7mm,长度为7mm,叉口宽度为200μm,叉指电极的间距为100μm;
[0079]7)将步骤2)中得到的壳聚糖离子胶薄膜贴于步骤6)获得的半导体纳米线阵列表面作为突触晶体管的栅极介质层,并贴附ITO/PEN作为顶电极,制备出神经形态触觉感知系统(如附图1所示)。
[0080]本发明未尽事宜为公知技术。