本發(fā)明涉及一種具有高偏振敏感度的有機(jī)突觸器件及其制備方法，屬于光電材料與神經(jīng)形態(tài)計(jì)算。

背景技術(shù)：

1、偏振視覺成像技術(shù)通過解析光的偏振信息，為智能體在復(fù)雜環(huán)境中的感知與決策提供了全新的視覺維度，顯著提升了其在動(dòng)態(tài)場景中的適應(yīng)能力。受生物視覺系統(tǒng)的啟發(fā)，感存算一體化的極化敏感人工突觸在仿生視覺領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。這種技術(shù)不僅能夠有效突破傳統(tǒng)馮·諾依曼架構(gòu)的性能瓶頸，還為高性能計(jì)算提供了全新的解決方案，從而推動(dòng)了偏振視覺成像技術(shù)的跨越式發(fā)展。

2、傳統(tǒng)偏振敏感器件多基于無機(jī)材料，然而其固有的局限性（高昂的制造成本、與柔性基底的兼容性差、復(fù)雜的微納加工工藝等），嚴(yán)重制約了其在柔性電子與微型化智能集成設(shè)備中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。二維有機(jī)分子晶體因其獨(dú)特的本征各向異性和優(yōu)異的光電響應(yīng)特性，結(jié)合光誘導(dǎo)捕獲少數(shù)載流子的機(jī)制，成為新一代微型化、片上集成式線偏振光響應(yīng)人工智能感知系統(tǒng)的理想候選材料，為未來智能感知技術(shù)的發(fā)展開辟了廣闊的前景。

3、然而，盡管二維有機(jī)分子晶體在突觸線偏振光識別方面展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢，但其本征各向異性仍然限制了二向色性比的進(jìn)一步提升，難以滿足實(shí)際應(yīng)用中對高靈敏度的需求。因此，探索新的策略以突破材料本征各向異性的限制，進(jìn)一步提升光電子突觸器件的線偏振靈敏度，已成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種具有高偏振敏感度的有機(jī)突觸器件及其制備方法，可突破二維半導(dǎo)體材料的本征各向異性限制，實(shí)現(xiàn)高偏振敏感度。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種具有高偏振敏感度的有機(jī)突觸器件制備方法，包括以下步驟：

4、在第一固相基底上制備捕獲層；

5、在第一液相基底上制備面積小于所述捕獲層的第一二維有機(jī)分子晶體膜，在第二液相基底上制備面積小于所述捕獲層的第二二維有機(jī)分子晶體膜；

6、將所述第一二維有機(jī)分子晶體膜轉(zhuǎn)移到所述捕獲層上；

7、將所述第二二維有機(jī)分子晶體膜轉(zhuǎn)移到所述捕獲層上，以使得所述第一二維有機(jī)分子晶體膜與所述第二二維有機(jī)分子晶體膜形狀相交并形成ⅱ型能帶異質(zhì)結(jié)；

8、在所述第一二維有機(jī)分子晶體膜和所述第二二維有機(jī)分子晶體膜表面分別制備電極，得到所述具有高偏振敏感度的有機(jī)突觸器件。

9、本技術(shù)提供的具有高偏振敏感度的有機(jī)突觸器件制備方法制得的器件成功突破了二維半導(dǎo)體材料的本征各向異性限制，不僅顯著降低了器件噪聲，還大幅增強(qiáng)了光響應(yīng)強(qiáng)度與偏振探測能力。

10、為了實(shí)現(xiàn)第一二維有機(jī)分子晶體膜和第二二維有機(jī)分子晶體膜均與所述捕獲層接觸，且所述第二二維有機(jī)分子晶體膜部分疊于所述第一二維有機(jī)分子晶體膜上的結(jié)構(gòu)，本技術(shù)中在第一液相基底上制備的第一二維有機(jī)分子晶體膜面積小于所述捕獲層，這只要通過簡單的接觸撈起，就能使第一二維有機(jī)分子晶體膜與所述捕獲層接觸，且捕獲層上還有暴露的位置準(zhǔn)備與第二二維有機(jī)分子晶體膜接觸。而如果將所述第二二維有機(jī)分子晶體膜轉(zhuǎn)移到所述捕獲層上的操作也是簡單的接觸撈起，隨機(jī)性較大，在微納米尺度（器件尺寸）難以肉眼對準(zhǔn)，則第二二維有機(jī)分子晶體膜較難黏附到理想的位置，在第二二維有機(jī)分子晶體膜黏附上第一固相基底后，第一二維有機(jī)分子晶體膜表面能夠布置電極的位置的大小或形狀也可能不理想。

11、優(yōu)選地，所述將所述第二二維有機(jī)分子晶體膜轉(zhuǎn)移到所述捕獲層上，以使得所述第一二維有機(jī)分子晶體膜與所述第二二維有機(jī)分子晶體膜形狀相交并形成ⅱ型能帶異質(zhì)結(jié)的步驟包括：

12、用一面帶有uv減粘膜的第二固相基底接觸所述第二液相基底以使所述第二二維有機(jī)分子晶體膜黏附在所述uv減粘膜上，提起并干燥所述第二固相基底；

13、令所述第一二維有機(jī)分子晶體膜與所述第二二維有機(jī)分子晶體膜面對面地將所述第一固相基底與所述第二固相基底接觸，以使得所述第一二維有機(jī)分子晶體膜與所述第二二維有機(jī)分子晶體膜形狀相交并形成ⅱ型能帶異質(zhì)結(jié)；

14、用紫外線照射所述uv減粘膜使其失去粘性，剝離所述第二固相基底。

15、本技術(shù)先利用帶有uv減粘膜的第二固相基底接觸撈起第二二維有機(jī)分子晶體膜，此后容易調(diào)整第一固相基底和第二固相基底的相對位置，能夠輕易將第二二維有機(jī)分子晶體膜布置到第一固相基底上理想的位置，充分與捕獲層及第一二維有機(jī)分子晶體膜接觸，并確保第一二維有機(jī)分子晶體膜仍然外露的位置的大小和形狀適合布置其中一個(gè)電極（下文中的第一電極）。

16、更優(yōu)選地，所述令所述第一二維有機(jī)分子晶體膜與所述第二二維有機(jī)分子晶體膜面對面地將所述第一固相基底與所述第二固相基底接觸，以使得所述第一二維有機(jī)分子晶體膜與所述第二二維有機(jī)分子晶體膜形狀相交并形成ⅱ型能帶異質(zhì)結(jié)的步驟包括：

17、使所述第一二維有機(jī)分子晶體膜朝上地將所述第一固相基底置于平臺上；

18、使所述第二二維有機(jī)分子晶體膜朝下地將透明的所述第二固相基底懸空固定在懸臂上；

19、調(diào)整所述懸臂使得所述第二二維有機(jī)分子晶體膜的豎直投影在所述捕獲層的范圍內(nèi)，且所述第二二維有機(jī)分子晶體膜的豎直投影與所述第一二維有機(jī)分子晶體膜形狀相交；

20、下降所述懸臂至所述第一二維有機(jī)分子晶體膜與所述第二二維有機(jī)分子晶體膜接觸。

21、透明的所述第二固相基底例如可以是玻璃板，有利于當(dāng)?shù)诙滔嗷讘铱諘r(shí)，在顯微鏡的觀察下，垂直地觀察第二二維有機(jī)分子晶體膜相對于第一二維有機(jī)分子晶體膜、相對于捕獲層的位置，對準(zhǔn)后，才下降第二固相基底，使第二二維有機(jī)分子晶體膜與第一二維有機(jī)分子晶體膜、捕獲層黏附。

22、可選地，所述uv減粘膜選自獅力昂6360-15、獅力昂6360-20、獅力昂6360-25、獅力昂6360-95中的一種；

23、所述用紫外線照射所述uv減粘膜使其失去粘性的步驟中，光照波長為365nm，光照強(qiáng)度為1mw/cm2~50?mw/cm2，照射時(shí)間為10s~30s。

24、選用特定的?uv?減粘膜并嚴(yán)格限定光照參數(shù)，可確保?uv?減粘膜在晶體膜轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮最佳作用。合適的減粘膜既能保證轉(zhuǎn)移時(shí)晶體膜的粘附效果，又能在后續(xù)通過光照使其順利失去粘性并實(shí)現(xiàn)剝離，避免對第二二維有機(jī)分子晶體膜造成損害，避免對異質(zhì)結(jié)造成損害，從而穩(wěn)定提升異質(zhì)結(jié)的制備質(zhì)量，優(yōu)化器件的偏振敏感性能。

25、優(yōu)選地，所述uv減粘膜為獅力昂6360-15；

26、所述用紫外線照射所述uv減粘膜使其失去粘性的步驟中，光照強(qiáng)度為10?mw/cm2，照射時(shí)間為30s。

27、這一特定的材料和光照參數(shù)組合能夠?qū)崿F(xiàn)最佳的轉(zhuǎn)移效果，最大程度減少制備過程中的誤差，有助于提高器件的穩(wěn)定性。

28、可選地，所述在所述第一二維有機(jī)分子晶體膜和所述第二二維有機(jī)分子晶體膜表面分別制備電極的步驟之前，還包括步驟：

29、在第三液相基底上制備面積小于所述第一二維有機(jī)分子晶體膜的第三二維有機(jī)分子晶體膜；

30、轉(zhuǎn)移所述第三二維有機(jī)分子晶體膜到所述第一固相基底，以使第三二維有機(jī)分子晶體膜部分疊置于所述第二二維有機(jī)分子晶體膜上，余下部分疊置于所述第一二維有機(jī)分子晶體膜上，使得所述第三二維有機(jī)分子晶體膜與所述第二二維有機(jī)分子晶體膜形成另一ⅱ型能帶異質(zhì)結(jié)；

31、所述電極包括與所述第二二維有機(jī)分子晶體膜接觸的第二電極，以及既與所述第一二維有機(jī)分子晶體膜接觸又與所述第三二維有機(jī)分子晶體膜接觸的第一電極。

32、由此制得的器件的有源層具有三層，兩個(gè)平行異質(zhì)結(jié)的存在可以完全耗盡中間吸收層，具有比雙層二維有機(jī)分子晶體膜更高的偏振敏感度。

33、第二方面，本技術(shù)提供一種具有高偏振敏感度的有機(jī)突觸器件，由底往上包括第一固相基底、捕獲層和有源層，所述有源層包括均與所述捕獲層接觸的第一二維有機(jī)分子晶體膜和第二二維有機(jī)分子晶體膜，所述第二二維有機(jī)分子晶體膜部分疊于所述第一二維有機(jī)分子晶體膜上構(gòu)成ⅱ型能帶異質(zhì)結(jié)，所述第一二維有機(jī)分子晶體膜表面設(shè)置有第一電極，所述第二二維有機(jī)分子晶體膜上設(shè)置有第二電極。

34、該器件為基于二維有機(jī)分子晶體異質(zhì)集成的高性能強(qiáng)極化敏感光電突觸器件，通過高結(jié)晶性二維有機(jī)分子晶體和?ⅱ?型能帶異質(zhì)結(jié)的協(xié)同設(shè)置，能夠有效調(diào)控偏振依賴的電荷傳輸，實(shí)現(xiàn)高偏振靈敏度和光電突觸功能，該器件適用于智能偏振成像、動(dòng)態(tài)目標(biāo)追蹤及光控神經(jīng)形態(tài)計(jì)算系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)器件因本征各向異性受限導(dǎo)致的靈敏度不足問題。

35、進(jìn)一步地，所述的具有高偏振敏感度的有機(jī)突觸器件的線偏振二向色性比≥10。

36、高數(shù)值的線偏振二向色性比表明器件在偏振光檢測方面具備極高的靈敏度，能夠精準(zhǔn)區(qū)分不同偏振方向的光信號。這突破了材料本征各向異性的限制，顯著提升了偏振視覺成像和光控神經(jīng)形態(tài)計(jì)算系統(tǒng)的性能，使其可應(yīng)用于對偏振光靈敏度要求極高的高端領(lǐng)域。

37、進(jìn)一步地，所述第一二維有機(jī)分子晶體膜的厚度為1nm~100nm，所述第二二維有機(jī)分子晶體膜的厚度為1nm~100nm，所述捕獲層的厚度為5nm~15nm，所述第一電極的厚度為10nm~100nm，所述第二電極的厚度為10nm~100nm。

38、合適的膜厚度可充分發(fā)揮材料的特性，優(yōu)化與電極接觸質(zhì)量，有利于優(yōu)化電荷注入和傳輸。這些因素共同作用，提升了器件的整體性能，確保高偏振敏感度的穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)，增強(qiáng)器件在工作時(shí)的可靠性。

39、進(jìn)一步地，所述有源層還包括第三二維有機(jī)分子晶體膜，所述第三二維有機(jī)分子晶體膜部分疊于所述第二二維有機(jī)分子晶體膜上，余下部分疊于所述第一二維有機(jī)分子晶體膜上，所述第三二維有機(jī)分子晶體膜與所述第二二維有機(jī)分子晶體膜形成另一ⅱ型能帶異質(zhì)結(jié)；所述第一電極既與所述第一二維有機(jī)分子晶體膜接觸又與所述第三二維有機(jī)分子晶體膜接觸。

40、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明制得的器件通過采用ⅱ型能帶排列的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，結(jié)合二維有機(jī)分子晶體的高結(jié)晶性，顯著提升了光生載流子的分離效率與傳輸速度，同時(shí)有效抑制了暗電流的產(chǎn)生。此外，異質(zhì)結(jié)中誘發(fā)的內(nèi)建電場能夠精確調(diào)控導(dǎo)電通道內(nèi)的偏振依賴電荷傳輸，從而實(shí)現(xiàn)各向異性光電流的顯著放大，最終使得器件在高偏振靈敏度和優(yōu)越光電響應(yīng)特性方面取得了突破性進(jìn)展，為高性能偏振敏感神經(jīng)形態(tài)器件的開發(fā)提供了可靠的技術(shù)路徑。

41、本技術(shù)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本技術(shù)了解。本技術(shù)的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在所寫的說明書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。