摘 要人脑是由~1011个神经元组成，而神经元之间则通过~1015个突触互联，构成了精巧而复杂的神经网络，具有高度并行的信息处理能力。因此，制造出像人脑一样智能的神经形态计算系统成为了近几年的研究热点之一。电解质调控的双电层晶体管由于其独特的离子/电子耦合效应和电化学掺杂反应，使得它不仅具有低工作电压和低能耗的特性，还可以基于该晶体管实现神经突触塑性行为的仿生，为神经形态计算系统提供硬件支持。本文研究了以蛋清生物电解质为栅介质的双电层晶体管，并基于该晶体管进行了突触可塑性行为的研究。本文主要研究内容如下所示：首先，采用旋涂法在纸衬底上以蛋清生物电解质作为栅介质成功制备了共面侧向耦合双电层晶体管。之后，对蛋清质子导电膜进行了 FTIR、AFM 和 SEM 表征，发现其很适合于下一步晶体管的制备。接着对制备的晶体管进行了电学测试，器件的电流开关比~106、工作电压仅为 1.5 V、亚阈值斜率~144.1 mV/decade、场效应饱和迁移率为 12.8 cm2V-1·s。最后，测试了晶体管器件的动态稳定性。研究发现，以蛋清生物电解质为栅介质的双电层晶体管可以为“绿色可降解”低工作电压低成本氧化物晶体管的制备提供一种选择。其次，对制备的双电层晶体管进行了不同电压下的漏电测试以及重复响应后的稳定性测试，发现该晶体管具有良好的可重复性。之后，在共面侧向耦合双电层晶体管的基础上通过两种方式实现了该器件的阈值电压调控：（1）通过调整氧化物半导体层的厚度；（2）通过改变共面栅极内其中一个栅极的偏置电压。通过以上两种方法实现了晶体管器件从耗尽模式转换为增强模式。最后，在该晶体管的基础上还实现了逻辑功能“与”和“非”运算。同时发现制备的电阻负载型反相器具有出色的抗噪声能力。研究发现，蛋清基双电层晶体管在复杂的逻辑电路设计中具有潜在的实际应用价值。最后，利用制备的蛋清基双电层晶体管进行了突触可塑性行为的仿生研究，包括短时程塑性行为和长时程塑性行为。短时程塑性行为包括 EPSC、PPF、Filter 以及空间信息整合特性；长时程塑性行为，主要是记忆行为特性，成功实现了从 SM 到 STM 再到 LTM 特性的转换，对其中“经验学习”特性进行了特别地模拟实验。此外，通过结合该突触晶体管的工作原理，分析了突触仿生行为模拟的调控机制。通过以上研究实I摘要验，可以为人工突触神经形态计算的实现在硬件方面提供更多的选择。关键词：蛋清基生物电解质，共面侧向耦合，氧化物双电层晶体...
