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随着计算机技术的发展,冯诺依曼瓶颈带来的矛盾越来越显现出来。为了实现更快的运行速度、更高的存储容量以及更低的能耗,类脑神经架构被提出来,而类神经突触器件是类脑神经架构的基础元件。此外,类神经突触器件还可以用来做成类似电子皮肤、视网膜等仿生器件,有望在机器人或医疗等领域上获得应用。基于场效应晶体管的三端类神经突触器件具有可集成,操作端与读取端相对独立的优点,是类神经突触器件中很有前景的一种架构。类神经突触器件常用的输入信号为电信号,而光信号是另一常见的信号源。用光信号来调控类神经突触器件可以用来模拟人的视网膜神经细胞,也可以提高器件的带宽,这是单纯使用电调控类神经突触器件所不能的。类神经突触器件的突触可塑性是记忆与学习的基础,拥有大的突触可塑性调节范围是实现神经网络架构大容量、高效率运算的关键。然而,目前基于光电调控的类神经突触器件的可塑性调节范围,明显小于电调控的类神经突触器件。因此,获得大的突触可塑性调节范围,对于光电调控类神经器件得到更广泛应用是至关重要的。本文以半导体材料并五苯为载体,研究了基于场效应晶体管的光电调控类神经突触可塑性的特性。此外还初步研究基于二硫化钼的光电突触晶体管,制备出单层硫化钼晶体管,为进一步研究光电调控可塑性奠定了基础。主要的研究内容及结果如下:1.在带有90 nm SiO2的P++Si上,采用原子层沉积制备了 Ta2O5存储层和Al2O3隧穿层的复合栅介质层,并通过旋涂聚苯乙烯修饰表面,再使用热蒸镀生长了并五苯层以及铜电极。当并五苯的生长速率为0.2 A/s,生长厚度为40 nm,以及铜电极的生长速率为0.5 ?/s,生长厚度为80 nm时,获得的并五苯场效应晶体管电学性能如下:当工作在线性区时:电流开关比达到～3 × 106,亚阈值摆幅为314 mV·dec-1,迁移率达0.36 cm2V-1s-1;当工作在饱和区时:电流开关比达到～107,亚阈值摆幅为365 mV·dec-1,迁移率达0.31cm2V-1s-1。这超过大多数并五苯晶体管有关文献所报道的数值,报道中电流开关比小于105,迁移率小于0.25 cm2V-1s-1,这说明我们的器件具有优良的电学性能。2.通过数值计算模拟了 p型场效应晶体管的转移特性曲线对阈值电压的依赖关系。结果表明,当选取读取栅压为0V时,阈值电压从负值区偏移到正值区可以使电流从关态区跨过亚阈值区进入开态区,从而使操作前后有一个很大的电流变化值,对应到神经突触权重就可以获得一个可观的突触可塑性的调节范围。3.利用并五苯的光致栅压效应能够使阈值电压发生偏移的特性,通过光电调控模拟了神经突触的可塑性,实现了神经突触可塑性的长时程增强与抑制。其光电调控突触权重的可调节范围高达～108%,超过目前所能检索到的光电调控类神经突触器件至少三个数量级,甚至比电调控的类神经器件还高出约两个数量级。器件具有良好的保持性与可靠性,突触权重变化能在1000 s内保持在108%以上,反复测试20次均在108%以上,平均值为～6×108%。4.使用黄金辅助剥离法成功制备了大面积的单层和双层硫化钼,其中单层硫化钼面积最大可达～150 ×～70 μm2。并使用无掩模光刻工艺标记定位片状硫化钼位置和制备了单层硫化钼晶体管。器件沟道的宽度为5 μm,长度为2μm,电流开关比达到104量级。单层硫化钼晶体管的制备,为今后进一步研究基于MoS2场效应晶体管光电调控的类神经突触器件提供了器件制备的工艺基础。