研究目的
开发用于神经形态计算应用的高性能、制造工艺简单且低功耗的精密人工感官突触。
研究成果
压电人工感觉突触成功集成了应变感知与突触信号处理功能，展现出多种突触行为及动态调控特性。该技术为神经形态计算提供了一种低功耗的自供能方案，在人工智能、神经机器人和电子皮肤等领域具有应用潜力。
研究不足
由于石墨烯的零带隙特性，其应变灵敏度低于部分已报道的压电电子器件。从EPSCs中分解外部应变模式（幅度和持续时间）具有挑战性，需要更系统的测试。弯曲系统将最小弯曲间隔限制在0.1秒，可能制约PPF指数的提升。
1：实验设计与方法选择：
通过将压电纳米发电机（PENG）与离子凝胶门控石墨烯晶体管集成，设计出压电人工感官突触以模拟生物突触功能。其工作机制是通过离子凝胶中的压电势耦合来调控石墨烯沟道中的电荷传输。
2：样本选择与数据来源：
采用化学气相沉积（CVD）法在铜催化剂上生长的单层石墨烯作为场效应晶体管（FET）沟道。选用聚偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物（P(VDF-TrFE)）作为PENG的压电层。
3：实验设备与材料清单：
设备包括热蒸发系统、光刻工具、反应离子刻蚀（RIE）系统（Si 500，SENTECH仪器公司）、自动位移台（lyseiki）、Keithley 6514、Keysight B1500A半导体分析仪及定制弯曲系统。材料包含铬/金电极、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）衬底、光刻胶（AZ5214）、P(VDF-TrFE)溶液及离子凝胶组分（[EMIM][TFSI]离子液体、PEGDA单体、HOMPP光引发剂）。
4：Keysight B1500A半导体分析仪及定制弯曲系统。材料包含铬/金电极、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）衬底、光刻胶（AZ5214）、P(VDF-TrFE)溶液及离子凝胶组分（[EMIM][TFSI]离子液体、PEGDA单体、HOMPP光引发剂）。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：制备过程包括在PET上沉积铬/金电极、转移并图案化石墨烯、旋涂并图案化P(VDF-TrFE)、沉积顶部金电极、电致极化处理及离子凝胶紫外固化。通过自动位移台施加应变脉冲，使用Keysight B1500A和Keithley 6514测量电学性能。
5：数据分析方法：
数据分析包括采用拉伸指数函数拟合兴奋性突触后电流（EPSC）衰减、计算灵敏度（应变系数），以及提取PPF指数和突触权重变化等参数。
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Reactive ion etching system
Si 500
SENTECH Instruments GmbH
Patterning graphene channel
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Electrometer
6514
Keithley
Measuring PENG output performance
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Semiconductor analysis system
B1500A
Keysight
Measuring electrical performance of graphene FET and characterizing the piezotronic artificial sensor synapse
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Thermal evaporation system
Depositing Cr/Au electrodes on PET substrate
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Auto displacement stage
lyseiki
Applying strain pulses
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Photoresist
AZ5214
Used in photolithography for electrode and graphene patterning
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Ionic liquid
[EMIM][TFSI]
Component of ion gel dielectric for gating the transistor
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PEGDA monomer
Component of ion gel dielectric for cross-linking
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Photoinitiator
HOMPP
Component of ion gel dielectric for UV curing
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