技术领域
[0001] 本
发明属于微
电子与
纳米技术领域，更具体地，涉及一种基于纳流体界面型忆阻器的互补型结构突触器件及其制备，该结构是基于两种不同电导率，并且互不相溶溶液的纳流体界面型忆阻器，比如基于KCl盐的
水溶液和离子导体[BMIM][PF6]的纳流体忆阻器，通过设计不同的两种纳米
沟道材料与结构，可以通过传统的
半导体制备流程和工艺，从而实现在同一基底上完成增强型和抑制型两种突触忆阻器单元的组合，进而得到了基于纳流体界面型的忆阻器的互补型结构突触器件。
背景技术
[0002] 随着传统半导体器件尺寸缩小和集成
电路设计规模增大的今天，传统的集成电路技术有着其无法消除的局限性，而
人工智能的发展离不开集成电路设计，类脑计算以及
深度学习需要合适的专
门的集成电路来进行实现，从而完成对人类听说读写等功能的实现。
[0003] 忆阻器(memristor)是由“蔡少棠”于1970年代在研究电荷、
电流、
电压和磁通量之间关系时推断出的第四种无源元件,并提出忆阻器代表着电荷和磁通量之间的关系。忆阻器的阻值会随着流经它的电荷量的变化而发生改变,并且能够在断开外加电流时保持它的之前的阻值状态。在考虑设计模拟神经形态结构的电路时，需要有代替人脑突触的结构单元，所以考虑使用忆阻器来实现突触功能，从而完成神经网络电路的设计。
[0004] 在人脑神经元之间，存在增强型突触和抑制型突触，对于相同
生物电脉冲
信号，可以分别实现突触权重的增强或者减弱，从而得到相应的学习或者记忆功能。另一方面，当前学界忆阻神经网络设计结构比较复杂，需要有外加电路或者多层复杂的辅助电路来完成增强型和抑制型突触的同时实现，从而实现相应功能
算法；在集成电路设计方面，也很少有在同一工艺流程下，同时制备得到增强型和抑制型突触器件。
[0005] 因此，需要有合适的互补型突触结构来同时实现增强型和抑制型突触功能。
发明内容
[0006] 针对
现有技术的以上
缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种基于纳流体界面型忆阻器的互补型结构突触器件及其制备，其中通过第一液体、第二液体与两类并行纳米沟道的整体配合作用，利用两类并行纳米沟道对第一液体产生离子选择作用、对第二液体不产生离子选择作用，并进一步利用第一液体与两个并行纳米沟道表面
水解所带电性的不同，在同一外加
电场方向下，两个并行纳米沟道内将产生不同的液体界面移动，对应得到增强型纳流体忆阻器单元与抑制型纳流体忆阻器单元，实现人工突触器件中增强型器件和抑制型器件的共存，从功能上实现了互补型结构突触器件，并且实现制备流程的简化，完成对传统电路结构的改善。
[0007] 为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于纳流体界面型忆阻器的互补型结构突触器件，其特征在于，包括至少两条并行的、且从功能上被划分为共计两类的纳米沟道，在这些纳米沟道的两端还设置有第一液体沟道和第二液体沟道，任意一条所述纳米沟道均用于连通所述第一液体沟道与所述第二液体沟道；并且，这些纳米沟道均位于第一基底上，所述第一液体沟道和所述第二液体沟道均位于第二基底上，所述第一基底与所述第二基底两者层叠在一起形成整体结构；其中，
[0008] 所述第一液体沟道用于容纳第一液体，并且和第一
电极相连；所述第二液体沟道用于容纳第二液体，并且和第二电极相连；所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异，且二者互不相溶；
[0009] 这些纳米沟道从功能上能够被分类为共计两类，分别记它们为第一类功能纳米沟道与第二类功能纳米沟道；这两类功能纳米沟道能够在与所述第一液体
接触后发生不同的水解反应，产生正负电性不同的离子，从而使这两类功能纳米沟道的壁面表现出带有正负不同的电性，利用正负电性的不同，即可实现两类功能的划分；分别记这两类功能纳米沟道为第一类功能纳米沟道与第二类功能纳米沟道，其中所述第一类功能纳米沟道能够与所述第一液体接触后使壁面表现出带有负电，所述第二类功能纳米沟道能够与所述第一液体接触后使壁面表现出带有正电；由于壁面正负电性的不同，所述第一类功能纳米沟道和所述第二类功能纳米沟道将会对所述第一液体表现出不同的离子选择通过性，与此同时，这两类功能纳米沟道不会对所述第二液体表现出离子选择通过性；
[0010] 所述第一电极和所述第二电极则用于向这些纳米沟道施加外加电压，从而向这些纳米沟道引入外加电场作用；该外加电压能够在这些纳米沟道内产生方向相同的外加电场，在该外加电场的作用下，由于两类功能纳米沟道壁面所带电荷不同，因此这两类功能纳米沟道的电导变化将相反，从而实现纳流体界面型的忆阻器的互补型结构突触器件。
[0011] 作为本发明的进一步优选，所述第一类功能纳米沟道所采用的内壁材料为能够与所述第一液体水解后带负电性离子或者负电性基团的材料，优选为SiO2；所述第二类功能纳米沟道所采用的内壁材料为能够与所述第一液体水解后带正电性离子或者正电性基团的材料，优选为Al2O3。
[0012] 作为本发明的进一步优选，所述第一液体为化合物盐的水溶液，优选为KCl的水溶液；所述第二液体为与化合物盐的水溶液不互溶的离子导体或导电有机化合物，优选为[BMIM][PF6]。
[0013] 作为本发明的进一步优选，任意一条所述纳米沟道的深度满足80-200nm，宽度满足50-300nm，长度满足10-100um。
[0014] 作为本发明的进一步优选，所述第一液体沟道具体包括第一微米沟道，以及通过该第一微米沟道相连的至少2个储液池；所述第一微米沟道深度为50-1000um，宽度1-5um，长为1-2cm；
[0015] 所述第二液体沟道具体包括第二微米沟道，以及通过该第二微米沟道相连的至少2个储液池；所述第二微米沟道深度为50-1000um，宽度1-5um，长为1-2cm；
[0016] 所述第一电极为1个，这个第一电极设置在与所述第一微米沟道相连的一个储液池内；
[0017] 所述第二电极为1个，这个第二电极设置在与所述第二微米沟道相连的一个储液池内；
[0018] 优选的，所述储液池共计4个，其中两个分别分布在所述第一微米沟道的两末端，另外两个分别分布在所述第二微米沟道的两末端。
[0019] 作为本发明的进一步优选，所述第一基底为SiO2基底，所述第二基底为PDMS基底。
[0020] 按照本发明的另一方面，本发明提供了制备上述基于纳流体界面型忆阻器的互补型结构突触器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0021] (1)在SiO2基底上通过半导体加工工艺得到并行的至少两条纳米沟道，所述半导体加工技术包括电子束
光刻和
等离子体刻蚀，之后进行去胶；然后，对这些纳米沟道进行功能上的预划分，其中，至少一条纳米沟道被预划分为第一类功能纳米沟道，至少一条纳米沟道被划分为第二类功能纳米沟道；被预划分为第一类功能纳米沟道的纳米沟道保持不变；被预划分为第二类功能纳米沟道的纳米沟道，则需要在所述等离子体刻蚀工艺完成后，通过
光刻胶曝光掩膜，进行
电子束蒸发，完成剥离后，实现对纳米沟道内壁的修饰，使修饰后得到的壁面为能够与第一液体水解后带正电的材料；由此实现第一类功能纳米沟道与第二类功能纳米沟道这两类从功能上被划分为共计两类的纳米沟道的制备；
[0022] (2)制备具有第一液体沟道和第二液体沟道的PDMS基底；
[0023] 优选的，该步骤(2)具体包括以下操作：准备另一SiO2基底，
旋涂光刻胶，通过掩模板套刻对准，曝光，使用相应显影液显影，烘干成型；然后使用PDMS
试剂进行倒模，烘干成型，再将PDMS成型模
块从这一SiO2基底上取下，即可得到具有第一液体沟道和第二液体沟道的PDMS基底；其中，所述曝光是优选采用紫外
光刻机；
[0024] (3)将所述步骤(1)得到的所述SiO2基底与所述步骤(2)得到的所述PDMS基底进行对准键合封装，使任意一条所述纳米沟道均能够连通所述第一液体沟道与所述第二液体沟道。
[0025] 作为本发明的进一步优选，该制备方法还包括步骤：
[0026] (4)将第一液体和第二液体分别对应注入所述第一液体沟道和所述第二液体沟道中，其中，所述第一液体与所述第二液体之间存在电导率上的差异，且二者互不相溶；所述两类功能纳米沟道能够在与所述第一液体接触后发生不同的水解反应，产生正负电性不同的离子，从而使这两类功能纳米沟道的壁面表现出带有正负不同的电性；其中所述第一类功能纳米沟道能够与所述第一液体接触后使壁面表现出带有负电，所述第二类功能纳米沟道能够与所述第一液体接触后使壁面表现出带有正电；由于壁面正负电性的不同，所述第一类功能纳米沟道和所述第二类功能纳米沟道将会对所述第一液体表现出不同的离子选择通过性，与此同时，这两类功能纳米沟道不会对所述第二液体表现出离子选择通过性。
[0027] 作为本发明的进一步优选，所述第二类功能纳米沟道的壁面材料为Al2O3，相应的，所述步骤(1)中，采用所述
电子束蒸发技术进行对所述被预划分为第二类功能纳米沟道的纳米沟道进行修饰时，所述电子束蒸发所使用材料为Al，具体是先进行蒸
镀，在蒸镀完成后，再与空气接触进行
氧化，从而生成Al2O3。
[0028] 作为本发明的进一步优选，所述步骤(3)中，在所述对准键合完成后，任意一条所述纳米沟道均垂直于所述第一液体沟道与所述第二液体沟道。
[0029] 通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，实现了增强和抑制型并存的互补型结构突触器件。器件由微米沟道加上横跨其上的并行的、两类功能不同的纳米沟道组成(一类功能的纳米沟道均包括至少一条纳米沟道)，所有纳米沟道均用于容纳两种液体，即，第一液体和第二液体。纳米沟道内的第一液体与第二液体之间互不相溶并且存在电导率上的差异，同时，第一液体能够使纳米沟道壁面产生水解作用从而带上壁面电荷，然后沟道对第一液体中的离子产生离子选择作用；纳米沟道的不同功能分类，可以由不同的纳米沟道内壁材料修饰得以实现，纳米沟道内壁材料的不同，将使这两类功能纳米沟道表面与第一液体接触时发生不同的水解反应，进而使得纳米沟道壁面所带上电荷的极性也不同；当器件两端加上电压时，因为纳米沟道对离子的选择透过性，每条沟道中会存在数量占据主导地位的单一极性的离子，这些离子会在外加电场的作用下发生移动，导致纳米沟道内第一液体与第二液体之间液体界面在电场的作用下不断移动。因为第一液体与第二液体存在明显的电导率差异，当第一液体与第二液体的界面在沟道中所处的
位置发生变化时(也就是说第一液体和第二液体在沟道中所占据的长度发生变化时)，沟道的电导值是随之变化的。由于不同沟道表面所带电荷极性相反，所以在相同的外加电场的情况下，不同沟道内液体界面移动方向相反。也就是说，利用第一液体与并行的两类纳米沟道表面接触时，壁面发生水解反应后所带电荷极性的不同，在同一外加电场方向下，两类并行纳米沟道的电导将会一类增加、另一类减少，分别对应增强型纳流体忆阻器单元与抑制型纳流体忆阻器单元，从而整体从功能上实现互补型结构突触器件。本发明利用并行纳米沟道结构，通过电场驱动两种不同电导率且互不相溶的溶液在纳米沟道移动，实现不同沟道的相反电导变化，构建得到了基于纳流体的界面型忆阻器的互补突触器件。
[0030] 与传统类脑神经网络电路设计相比，传统技术在设计和制备增强型和抑制型突触时，或者完成对突触权重的增强或者减弱时，需要设计额外的辅助电路，比如完成脉冲神经网络算法ReSuMe时，需要有额外的辅助电路来实现权重调整过程中同时产生对于突触权重的增强和减弱。而本发明提供了增强型突触单元和抑制型突触单元在同一电场或者脉冲下的同时刻的权重变化，从而实现了对神经网络电路设计的简化和改进，减少了
硬件结构的复杂度，减小了神经网络功能实现的所需功耗。
[0031] 本发明中的纳米沟道与常规定义保持一致，即，沟道长、宽、高参量中只要有一个维度是
纳米级，该沟道即为纳米沟道；本发明优选采用沟道深度和宽度参量都为纳米级的纳米沟道，其中，深度可优选控制为80-200nm，宽度可优选控制为50-300nm。这个尺寸条件可以保证沟道中的溶液能够受到表面电荷的调控作用，同时有足够多的液体流入纳米沟道内，使整体器件电流达到一个比较理想的范围，并且减小了器件制备的难度。如果纳米通道的宽度过宽，如大于300nm，表面电荷对通道内离子的调控作用将会开始逐渐减小，使纳米通道内的离子浓度与通道外体溶液的浓度很近似，降低了纳米通道对离子的选择透过性。而如果纳米通道的宽度过窄(如小于50nm)，深度也减小的话(如小于50nm)，流入纳米通道的溶液总量会显著减小，器件的电流信号范围也将显著减小，容易在测试过程受到各种噪声的影响。同时，尺寸的进一步减小对器件制备的要求也更高，会减小器件的良品率。
[0032] 本发明中不同功能分类的纳米沟道带不同极性电荷的原理是因为不同功能分类的两类功能纳米沟道表面在接触了第一液体后，发生了不同的水解反应，产生了不同的正负离子，所以壁面带上了不同的电荷。纳米沟道的两类不同功能，可以通过在沟道内壁施加不同的表面修饰来实现(当然，也可以采用施加表面修饰与不施加表面修饰这种组合方式来实现)。以纳米沟道均基于SiO2基底为例，对于没有进行表面修饰的纳米沟道，它发生的水解反应是SiO2水解成
硅酸的反应，
硅酸在溶液中分解成硅酸根和氢离子，氢离子进入溶液而硅酸根离子留在壁面，使得壁面带上负电荷；对于进行了表面修饰之后的沟道而言，以沟道表面是Al2O3为例，在与第一液体接触时发生水解反应，产生氢氧化
铝，在溶液中分解成铝离子和氢氧根离子，氢氧根离子进入溶液，留下铝离子，使得沟道壁面带上正电荷；所以只要纳米沟道成功进行了表面Al修饰(Al尤其可采用蒸镀沉积，由于Al容易被氧化，因此表面将主要被氧化铝所
覆盖)，那么表面就是会在与第一液体接触时带上不同极性的电荷。在这里，沟道表面与第一液体接触时所带电荷的极性主要是取决于进行沟道表面修饰时，修饰材料与第一液体进行化学反应后表面留下的离子基团的种类，以及离子团所带的化合价正负。具体来说，固体氧化物表面在水性悬浮液中带电。因此，它们通过电荷-偶极相互作用与水分子相缔合，从而形成亲水性。从而在与第一溶液接触的固液表面形成或正或负的表面电荷。以Al2O3修饰为例，如果进行Al2O3修饰，纳米沟道表面会留下正的离子基团，这时就说纳米沟道表面与第一液体接触后，表面带上了正极性的表面电荷。
[0033] 本发明可以利用对并行的多条纳米沟道表面进行修饰，能够实现两类不同功能的第一类功能纳米沟道与第二类功能纳米沟道，利用器件中不同细节结构的整体设置，最终实现了互补型结构突触器件。相应的，在制备方法方面，本发明根据结构特点对制备方法的整体流程工艺进行了控制，为互补型结构突触器件的制备提供了一种便捷的方式。目前已有的关于纳流体界面型忆阻器的研究，以本发明
发明人课题组为例，为了使制作的步骤相对更简单一些，有采用使壁面水解带负电荷的结构
基础来制作纳米沟道；本发明所设计的互补型结构突触器件及相应制备方法，尽管纳米沟道表面修饰方法是基于之前的研究人员已发表的应用在制作
纳米流体二极管中的一种表面修饰方法，但本发明利用纳米沟道表面修饰方法以实现不同功能的第一类功能纳米沟道与第二类功能纳米沟道，并最终得到互补型结构突触器件，忆阻器应用方向全然不同。
[0034] 本发明基于互补型结构突触器件设计了新的制备方法，并对制备方法中的参数条件等进行了进一步的优选控制。本发明中互补型结构的突触器件虽然是基于纳流体界面型忆阻器，但是由于沟道的特殊性，其制备方法与普通的纳流体界面型忆阻器有较大不同，区别于本发明发明人课题组前期研究成果中所采用的将纳米沟道与微米沟道共同制备在同一片
硅片上，本发明为实现互补型结构的突触器件的制备，是在两块基底上分别单独制备纳米沟道与微米沟道，然后再将两者键合在一起成为完整的器件。
[0035] 尤其对于并行纳米沟道的制备，在进行紫外光刻制备纳米尺寸的沟道时，需要选择特定的参数以达到比较理想的光刻效果，比如从光刻的
分辨率以及光刻时电流大小这些参数方面去考虑，曝光参数可以控制在曝光剂量300-400μC/cm2，电流大小可控制在4nA-5nA之间，但是进行纳米结构曝光时需要将电流控制在能达到的
精度最小值，例如100-
300pA，以保持能够完全刻出纳米结构，达到理想的曝光效果。之后显影后进行等离子刻蚀以加深沟道的深度，在刻蚀过程中，也要严格控制刻蚀参数，避免沟道的深度不够或者沟道过深，具体刻蚀的速率可保持2nm-2.5nm/s，根据希望达到的深度，可以选择刻蚀时间(例如，为达到80nm至200nm区间范围内的深度，可将刻蚀时间控制在100s左右)。之后对沟道进行表面修饰，可以首先在器件表面旋涂一层光刻胶，用图案预先设计的掩膜板进行套刻对准，之后进行紫外曝光，曝光时间可以控制在2-3s。这一步的目的是利用光刻胶进行掩膜，方便之后对多条纳米沟道中的至少一条进行沟道表面修饰。之后进行金属蒸镀，另外金属的厚度可优选为5-10nm，以免太厚或太薄的金属膜产生不理想的效果。之后进行金属的剥离操作，这时已经能够区分功能上不同的两条纳米沟道，其中至少一条已经进行了表面修饰。
[0036] 而对于PDMS微米沟道的制备过程，首先需要在SiO2基底上悬涂光刻胶，并可使用紫外光刻机MJB4在SiO2基底上进行微米沟道图案的曝光，曝光的时间可优选控制在30s左右为最佳，避免出现少曝或过曝的情况。显影后烘干成型，需要使用PDMS试剂来进行倒膜。过程中PDMS试剂的处理以及烘干成型的时间与
温度需要进行控制，例如可以将PDMS与
固化剂搅拌均匀，比例可以根据需要的PDMS形态进行微调，一般可保持在1:10的比例。之后进行烘干成型，温度可控制在60摄氏度，烘干1小时左右便可成型。之后需要进行纳米沟道和微米沟道的对准键合，在这一阶段首先可以将PDMS微米沟道与纳米沟道一起放入等离子体清洗机清洗，清洗过程可对氧气气压，以及清洗的时间进行优选控制，以免使表面清洗的程度不理想，无法键合；例如，氧气气压可以控制在100ml/s的进速，清洗时间可保持为1分钟以内。清洗之后可以在
显微镜下进行对准键合的操作，需要将微米沟道与并行纳米沟道对准确保连通，对准过程中还可以使微米沟道垂直于并行纳米沟道。
附图说明
[0037] 图1是本发明的基于纳流体界面型的忆阻器的互补型结构突触器件的器件结构图。
[0038] 图2是增强型纳流体沟道单元的原理示意图。
[0039] 图3是抑制型纳流体沟道单元的原理示意图。
[0040] 图4是第一纳米沟道在
光学显微镜下的示意图。
[0041] 图5是第一纳米沟道AFM表征图。
[0042] 图6是PDMS器件模具示意图。
[0043] 图1中各附图标记的含义如下：1为硅片基底，2聚二甲基硅氧烷(PDMS)基底，3为Ag/AgCl掺比电极，4为储液池，5为第一纳米沟道，6为第二纳米沟道，7为微米沟道。
具体实施方式
[0044] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及
实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0045] 实施例1
[0046] 如图1所示，本发明中纳流体界面型的忆阻器的互补型结构突触器件，一共有四个储液池，储液池分别和对应的微米沟道进行互连，平行的两个微米沟道之间有垂直于微米沟道的并行纳米沟道，从而将微米沟道与纳米沟道进行互连，通过半导体工艺可以分别在硅基底上得到纳米沟道和在PDMS基底上的到微米沟道。
[0047] 在该器件左侧储液池中注入KCl的盐溶液，右侧储液池注入离子导体如[BMIM][PF6]；在第一纳米沟道中，由于沟道内壁为SiO2材料，则与KCl溶液发生固液水解作用，使沟道内壁带负电荷，从而沟道具有离子选择通过性，沟道内主要为阳离子K+，当外加电场时，沟道内离子在电场
力的作用下发生移动，因为此时沟道内阳离子数目占主导地位，因此沟道中的阳离子在电场力的作用下会带动液体流动，从而使沟道内不互溶的液体界面移动，从而导致第一纳米沟道整体电导上升；在并行的第二纳米沟道中，由于沟道内壁为Al2O3材料，则与KCl溶液接触发生固液水解作用，使沟道内壁带正电荷，从而沟道也具有离子选择通过性，沟道内主要为阴离子Cl-，当外加同样方向电场时，与上类似，沟道内的多数阴离子Cl-受力移动，带动液体流动，从而使沟道内不互溶的液面界面移动，且移动方向和第一纳米沟道内移动方向相反，从而导致第二纳米沟道整体电导下降。
[0048] 图2为增强型纳流体沟道单元的原理示意图，在第一纳米沟道中，由于沟道内壁为SiO2材料，则与所注入的KCl溶液发生固液的水解作用，使沟道内壁带负电荷，从而沟道具有离子选择通过性，沟道内主要为阳离子K+，当外加电场时，沟道内阳离子K+受力移动，带动液体流动，从而使沟道内不互溶的液体界面移动，沟道内KCl溶液占比上升，离子导体[BMIM][PF6]占比下降，从而导致第一纳米沟道整体电导上升，实现增强型纳流体忆阻器单元。
[0049] 图3为抑制型纳流体沟道单元的原理示意图，在并行的第二纳米沟道中，由于沟道内壁为Al2O3材料，则与KCl溶液接触发生固液水解作用，使沟道内壁带正电荷，从而沟道也具有离子选择通过性，沟道内为阴离子Cl-，当外加同样方向电场时，沟道内阴离子Cl-受力移动，带动液体流动，从而使沟道内不互溶的液面界面移动，且移动方向和第一纳米沟道内移动方向相反，沟道内KCl溶液占比下降，离子导体[BMIM][PF6]占比上升，从而导致第二纳米沟道整体电导下降，实现抑制型纳流体忆阻器单元。
[0050] 具体实施例以一条具体的纳米沟道为例，该沟道为增强型的纳米沟道。
[0051] (1)如图4所示，在第一基底1上通过半导体加工工艺得到第一纳米沟道，所用的半导体加工技术包括电子束光刻，光刻后进行显影，之后进行等离子体ICP刻蚀。
[0052] (2)该纳米沟道深度经过AFM表征，如图5所示，测得该区域纳米沟道的深度为140nm左右，宽度为200nm，长度为20um。
[0053] 在制备并行的互补型纳米沟道时，所选取沟道尺寸参数，可以尽量使所述第一纳米沟道和第二纳米沟道尺寸参数相同或者接近。
[0054] (3)在容纳第一液体和第二液体的微米沟道7的制备过程中，采用紫外光刻机MJB4在SiO2基底1上进行对沟道的制备，具体操作为：旋涂光刻胶，通过掩模板套刻对准，曝光，使用相应显影液进行显影，烘干成型。使用PDMS试剂进行倒模，在65℃下烘干12h成型，将所述PDMS成型模块2从SiO2基底1上取下，第一微米沟道和第二微米沟道深度控制为50-1000um，宽度1-5um，长为1-2cm。成型后的PDMS器件如图6所示，然后使用专用打孔工具，在标志储液池的地方进行打孔，器件键合之后可以从孔内进行注液，将上述第一，二液体注入储液池内。
[0055] (4)对加工完成的并行纳米沟道与所述PDMS成型模块2上的所述微米沟道进行对准键合封装，过程为，将PDMS模块2与硅片基底1放入等离子体清洗机中，完成对其表面的清洗，完成清洗后，将PDMS模块2与硅片基底1在显微镜下进行对准、键合，完成封装。对准时，还需要将微米沟道与并行纳米沟道对准确保连通，对准过程中还可以使微米沟道垂直于并行纳米沟道；另外，对准键合可在高精度显微镜下进行，键合处理时采用等离子清洗机或者高温加热法。
[0056] (5)分别在左侧储液池和右侧储液池中注入KCl溶液与离子导体[BMIM][PF6]，插入分别插入Ag/AgCl掺比电极，完成纳流体界面型的忆阻器的互补型结构突触器件的制备。
[0057] 本发明中的2个并行纳米沟道平行设置，纳米沟道除了与微米沟道垂直设置外，两者的夹
角也可以采用其他角度。储液池可以是圆柱型储液池，整个互补型结构突触器件至少有2个储液池，其中1个与第一微米沟道连接，另1个与第二微米沟道连接；储液池的数量及位置设置除了如图1所示外，还可以采用其它数量并设置在其他位置，只要储液池能够与第一微米沟道或第二微米沟道连接，向它们提供第一液体或第二液体即可。
[0058] 另外第一液体、第二液体的具体种类，第一纳米沟道和第二纳米沟道的具体内壁材料，除了上述实施例中给出的具体组合外，还可以采用其他材料，只要第一液体与第二液体之间存在电导率上的差异、且二者互不相溶，第一液体与这两类并行纳米沟道表面接触时使这两类纳米沟道表面所带电性不同，两类纳米沟道对该第一液体具有离子选择通过性、对该第二液体不产生离子选择通过性。
[0059] 上述实施例仅以一类功能纳米沟道仅对应一条纳米沟道为例，而基于本发明，对纳米沟道的总数没有特定的要求，只要同时存在这两类功能纳米沟道即可，两个或者多个纳米沟道组合都可以实现互补型结构的突触。每一条沟道都对应了特定的电导变化范围，如果有多条纳米沟道并行的话，整个器件的电导变化范围会变大，并且随着带不同极性表面电荷的沟道的数目的变化，电导的变化区间也会随之调整。假设一条纳米沟道对应的电导变化范围是3～6(正负带电沟道都是一样的)，如果是三条表面带负电荷的沟道，一条表面带正电的沟道，那么理论计算得到的电导变化范围就是15～21(即，3*3+6～6*3+6)，当然实际中电导的变化可能会有些额外变化(例如，实际时，同样的电场下，不同沟道电导的变化量是不一样的，这样会导致电导变化范围有所偏移)。
[0060] 作为补充说明，壁面电荷
密度可以通过诸如调整第一液体的pH值，或者施加
偏压等来改变的，本发明上述实施例是选择使用呈中性的第一液体(这样水解程度将保持固定)，从而在壁面电荷密度不发生变化的情况下进行实验验证。
[0061] 本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何
修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
