【摘 要】
：
晶体管技术越来越接近摩尔定律的极限,目前由大量硬件块组成的可编程逻辑器件（PLD）,其结构复杂、能耗巨大。因此,设计单个电子元件具有可重构化逻辑编程以及神经形态计算能力,成为了延续后摩尔定律时代和发展人工智能的有力补充点。在各种神经形态设备中,电解质调控的双电层晶体管独特的界面耦合和电化学掺杂行为与生物突触活动高度吻合。因此,基于双电层薄膜晶体管构建神经形态工程,实现各种复杂的神经网络计算功能,逐
论文部分内容阅读
晶体管技术越来越接近摩尔定律的极限,目前由大量硬件块组成的可编程逻辑器件（PLD）,其结构复杂、能耗巨大。因此,设计单个电子元件具有可重构化逻辑编程以及神经形态计算能力,成为了延续后摩尔定律时代和发展人工智能的有力补充点。在各种神经形态设备中,电解质调控的双电层晶体管独特的界面耦合和电化学掺杂行为与生物突触活动高度吻合。因此,基于双电层薄膜晶体管构建神经形态工程,实现各种复杂的神经网络计算功能,逐渐成为了突破传统计算机中冯·诺依曼瓶颈的有效方法。本文先后设计了两种突触电子元件,第一种是以可降解材料聚乙烯醇为电解质制备了IGZO薄膜晶体管,讨论了其电学性能和光电逻辑存储;第二种采用新型有机材料离子型聚氨酯作为半导体层制备了I-PU神经形态晶体管,深入探究了其仿生突触功能。本文主要内容可以概括为:（1）聚乙烯醇电解质薄膜的制备及性能研究。采用旋涂法在单面导电聚萘二甲酸乙二醇酯（PET）衬底上制备出PVA电解质薄膜,通过表征的方式,测试出薄膜的双电层电容为～1.63μF/cm~2,质子导电率高达～6.8×10-4 S/cm。（2）IGZO双电层薄膜晶体管的制备及性能研究。利用射频磁控溅射技术在PVA电解质薄膜上沉积出IGZO沟道层和ITO电极层,使用Keithley-4200测试了IGZO双电层薄膜晶体管的电学性能,其电流开关比、亚阈值摆幅和载流子迁移率分别为～7.8×10~6、129.7 m V/Dec和23.1 cm~2V-1s-1。并且该薄膜晶体管具有着高柔韧性、高透光性以及可降解性。（3）IGZO薄膜晶体管的光电调控。实验测试了IGZO薄膜晶体管在不同光照强度下的电学性能,发现该晶体管具有着优秀的光敏特性。并结合两种独立的脉冲配置输入,设计单个晶体管完成了“AND”和“OR”两种不同的逻辑操作功能。此外,实验计算了完成单次“AND”逻辑操作过程器件仅消耗～0.58 n J,这样为今后设计新型柔性透明光电传感器以及简化可编程逻辑电路的设计提供了一种新的思路。（4）I-PU神经形态晶体管的仿生突触应用。实验以一种新型有机材料离子型聚氨酯作为半导体沟道层制备了神经形态器件,经过电学性能测试,证明了该晶体管具有基础的n型场效应晶体管的电学特性。同时i-PU神经形态晶体管在模拟仿生突触行为方面表现出极好的性能,实验成功模拟了兴奋性突触后电流、双脉冲异化、短期记忆、长期记忆以及经验学习等多种突触功能。最后,实验计算了晶体管在模拟单一突触功能时的具体能耗,发现由单一晶体管实现仿生突触功能仅消耗32 p J,远远低于CMOS电路模拟单次突触活动消耗的能量（900pJ/spike）。
其他文献
油田勘探和开采用电磁流量计因长期存在于高压和腐蚀介质环境中,因此对其电极的轻质、高强和耐腐蚀性提出要求。特种工程塑料聚醚酮酮（Polyether ketone ketone,PEKK）作为复合材料的基体与石墨烯填充材料聚合形成具有较高力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能和导电性能的高分子复合材料。传统高分子复合材料的成型工艺包括热压成型、注射成型和挤出成型等。为适应不同材料的成型需求,放电等离子烧结和选
基于板料体积成形具有净成形或近净成形,推动轻量化进程等优点,并结合激光冲击微成形具有高应变率成形,能提高材料成形性等优点,本文提出一种新的微成形工艺——激光冲击加载板料体积微成形,立足于理论、实验与数值模拟三个研究方面,对其成形能力与成形机理进行探究。主要工作内容与成果如下:（1）激光冲击加载板料体积微成形理论研究:对激光冲击诱导产生冲击波形成机理及数学模型、金属材料塑性成形理论基础、Hall-P
随着航空航天工业的快速发展,零部件的服役环境日益复杂,对构件的性能提出了更高的要求。传统均质材料性能的单一性限制了其在航空航天领域的应用。功能梯度材料（Functionally graded material,FGM）具有强度高、质量轻、寿命长、功能多样性等特点,能满足新的航空应用需求。激光定向能量沉积（Laser directed energy deposition,LDED）具有高能量、高柔性
单晶锗具有介电常数高、氧化物稳定性差、电子迁移率强、电荷噪声低等特点,被广泛用于微电子机械系统（MEMS）、太阳能电池、红外光学等领域。然而,单晶锗硬脆性强,传统加工工艺性差,加工过程极易产生机械开裂。以激光、化学腐蚀为代表的特种加工方法也存在着各自不足,如激光加工常伴随着明显的重铸层和热影响区,湿法刻蚀可控性差、制造工艺复杂、室温下蚀除速率低,电解加工效率较低。本文提出一种激光电解自耦合协同的加
随着大数据、云计算等新一代信息技术的应用普及,财务共享模式的兴起为进一步提高国有上市公司动态能力提供了新的发展方向。在此背景下,通过推动财务共享模式转型以提高国有上市公司经营效率与风险防范能力成为了学界和实务界关注与探讨的热点问题,国内学界有关财务大数据、智能财务、财务数字化转型、财务共享等问题的研究也呈井喷式增长。然而,目前国内学者的研究多集中于财务共享服务中心的建设思路及实施方案,对国有上市公
航空航天、轨道交通和船舶等重要工业的快速发展对关键金属零部件的制造性能提出了严格的要求。作为高端智能制造和再制造基础技术之一,激光熔覆通过在基体表面熔化金属粉末,制备性能优异的涂层来改善零部件的性能。但目前因其工艺和材料特性导致涂层容易出现组织粗大、气孔和裂纹等缺陷,影响了激光熔覆技术的工程应用。本文以IN718合金为研究对象,开展超声振动辅助激光熔覆工艺相关研究,以理论分析为基础,采用数值模拟辅
本文阐述消化内镜手术机器人消毒的重要意义，介绍目前该类设备消毒的一般方法，指出消毒过程中存在的弊端，提出一种探究性的消化内镜手术机器人臭氧消毒方式以及相应的消毒仪器，分析臭氧消毒应用于该方面的优势和困境。
农业是我国国民经济的基础,是保障经济发展、社会稳定的重要产业。随着智能化技术的不断发展,提高农业机械化与智能化水平成为重要的研究议题。然而,现有的采摘机器人在采摘效率、灵活性和通用性等方面尚无法满足市场需求。部分采摘机器人虽然采用了软体机械手作为末端执行器,但是其灵巧度与人手相比还有很大的差距。针对目前采摘机器人所面临的问题,为了提高末端执行器的灵巧度与通用度,以兼容不同尺寸、形状的物体的抓取,本