一种突触器件及神经形态器件.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115759210A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211414544.3(22)申请日2022.11.11(71)申请人北京纳米能源与系统研究所地址101400北京市怀柔区雁栖经济开发区杨雁东一路8号(72)发明人孙其君王逸飞(74)专利代理机构北京同达信恒知识产权代理有限公司11291专利代理师冯艳莲(51)Int.Cl.G06N3/06(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图4页(54)发明名称一种突触器件及神经形态器件(57)摘要本发明涉及神经形态计算技术领域，公开了一种突触器件及神经形态器件，该突触器件包括摩擦纳米发电机以及负载电阻，其中：摩擦纳米发电机的正极与负载电阻的第一端电连接，摩擦纳米发电机的负极与负载电阻的第二端电连接。本发明提出的基于摩擦纳米发电机的突触器件结构简单且负载电阻容易调整，具有良好的突触可塑性；可以利用现有的摩擦纳米发电机制备而成，制备方式容易，同时具有优异的突触性能。CN115759210ACN115759210A权利要求书1/1页1.一种突触器件，其特征在于，所述突触器件包括摩擦纳米发电机以及负载电阻，其中：所述摩擦纳米发电机的正极与所述负载电阻的第一端电连接，所述摩擦纳米发电机的负极与所述负载电阻的第二端电连接。2.根据权利要求1所述的突触器件，其特征在于，所述摩擦纳米发电机为下列之一：滑动模式；接触分离模式；混合接触分离和滑动模式。3.根据权利要求1‑2任一所述的突触器件，其特征在于，所述负载电阻的阻值可调。4.一种神经形态器件，其特征在于，所述神经形态器件包括阵列基板以及多个如权利要求1‑3任一所述的突触器件，其中：多个突触器件以阵列结构排布于所述阵列基板上；各突触器件的负载电阻的阻值不同。5.根据权利要求4所述的神经形态器件，其特征在于，所述多个突触器件为一个突触器件分组；所述神经形态器件包括多个突触器件分组。6.根据权利要求4所述的神经形态器件，其特征在于，所述突触器件中摩擦纳米发电机包括第一电极层、介电层以及第二电极层；所述阵列基板上设置有与突触器件一一对应的孔洞和柱状体；针对任一孔洞和与其对应的柱状体，所述孔洞内壁依次设置有第一电极层和介电层，所述柱状体周侧设置有第二电极层，在所述柱状体沿所述孔洞方向滑动时，所述第二电极层与所述介电层产生摩擦。7.根据权利要求6所述的神经形态器件，其特征在于，所述柱状体远离所述阵列基板的第一端面设置有所述第二电极层；所述神经形态器件还包括与每个突触器件分组对应的测试单元；针对每个测试单元，所述测试单元的第一端和与其对应的每个第一电极层电连接，所述测试单元的第二端位于不同的位置处时，和与所述位置对应的所述柱状体的第一端面上的第二电极层电连接；所述测试单元，用于检测与所述位置对应的摩擦纳米发电机的正极与负极之间的电势差。8.根据权利要求7所述的神经形态器件，其特征在于，所述测试单元包括静电计；所述静电计的负极探头与所述每个第一电极层电连接；所述静电计的正极探头和与所述正极探头所在的位置对应的所述柱状体的第一端面上的第二电极层电连接。9.根据权利要求8所述的神经形态器件，其特征在于，所述测试单元还包括架体和在所述架体上可滑动的滑块；所述架体与所述阵列基板靠近所述柱状体的第一端面的一面相对设置；所述静电计的正极探头与所述滑块连接，以使所述滑块在所述架体上滑动到相应位置时，所述正极探头与所述相应位置对应的所述柱状体的第一端面上的第二电极层电连接。10.根据权利要求6‑9任一所述的神经形态器件，其特征在于，所述柱状体为方柱体。2CN115759210A说明书1/8页一种突触器件及神经形态器件技术领域[0001]本发明涉及神经形态计算技术领域，特别涉及一种突触器件及神经形态器件。背景技术[0002]随着大数据时代的兴起，传统的冯·诺依曼体系结构的通用计算机对于数据密集型任务效率低下的问题进一步凸显，基于冯·诺依曼通用计算机连接存储器和处理器的总线成为数据传输的瓶颈。[0003]受到人脑工作方式的启发，神经形态计算有望模拟人脑实现低功耗和实时交互计算。人脑是一个高度复杂的神经网络和信息处理系统，由约1011个互相连接的神经元和1015个突触组成。神经元突触是大脑认知活动的基本单位，为了在硬件上实现神经形态计算，神经形态器件是实现神经形态硬件计算电路的重点。[0004]目前，突触器件主要分为两大类，即两端的忆阻器和三端的晶体管，但上述突触器件的电学特性难以改变，往往制备流程较为复杂且工艺要求较高。发明内容[0005]本发明提供了一种突触器件以及神经形态器件，用于扩展突触器件的研究新思路，且避免制备流程复杂且工艺要求高的问题。[0006]为达到上述目的，本发明提供以下