一种神经突触器件及其制备方法

本发明涉及半导体，具体涉及一种神经突触器件及其制备方法。

背景技术：

1、受到人脑的启发，利用具有记忆能力的人工突触系统进行神经形态计算展现出强大的高速计算的能力。尽管大多数报道的突触器件可以模拟突触的基本功能，但是都是通过电学刺激来调节突触的权重的，这样容易受到带宽的限制，从而降低处理速度。与电脉冲激励相比较，光激励更有助于以低串扰、高带宽的方式实现超快的计算速度。

2、目前大多数的光子人工突触器件的光学存储能力有限，虽然具有一定的光学响应能力，但是介质层存储的光学载流子会随着时间发生自然衰减，器件电导回到初始状态，难以将光学信息长期存储，因此不具有真正的光子存储功能。

3、近年来，基于各种材料的光子突触器件，如二维材料，相变材料，铁电材料，二元金属氧化物，有机材料，得到广泛研究。其中，二元金属氧化物具有成分简单、易于制备、可重复性高的优点。将器件制作成电极/介质层/电极的两端忆阻器结构能够显著提高集成密度，在实际生产中展现出巨大优势。

技术实现思路

1、本发明公开一种神经突触器件，包括：衬底；底电极，其为活性金属，形成在所述衬底上；介质层，其为具有感光特性的氧化物，形成在所述底电极上；顶电极，其为透明电极，形成在所述介质层上，将紫外光脉冲入射到器件的顶电极上，通过改变光学脉冲参数来调节光生载流子浓度，从而调节器件的电阻率；通过控制电压的极性来调节金属离子和氧空位在介质层内部的状态，从而达到控制电阻的目的，实现了光电双调制。

2、本发明的神经突触器件中，优选为，所述底电极为al，ni或ag。

3、本发明的神经突触器件中，优选为，所述介质层为zno，nio。

4、本发明的神经突触器件中，优选为，所述介质层的厚度为50-150nm。

5、本发明的神经突触器件中，优选为，所述顶电极为ito，fto，zto或azo。

6、本发明还公开一种神经突触器件制备方法，包括以下步骤：在衬底上形成活性金属作为底电极；在所述底电极上形成具有感光特性的氧化物，作为介质层；在氮气氛围下进行退火处理；在所述介质层上形成透明电极作为顶电极，将紫外光脉冲入射到器件的顶电极上，通过改变光学脉冲参数来调节光生载流子浓度，从而调节器件的电阻率；通过控制电压的极性来调节金属离子和氧空位在介质层内部的状态，从而达到控制电阻的目的，实现了光电双调制。

7、本发明的神经突触器件制备方法中，优选为，所述底电极为al，ni或ag。

8、本发明的神经突触器件制备方法中，优选为，所述介质层为zno，nio。

9、本发明的神经突触器件制备方法中，优选为，所述介质层的厚度为50-150nm。

10、本发明的神经突触器件制备方法中，优选为，所述顶电极为ito，fto，zto或azo。

技术特征：

1.一种神经突触器件，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的神经突触器件，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的神经突触器件，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的神经突触器件，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的神经突触器件，其特征在于，

6.一种神经突触器件制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的神经突触器件制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的神经突触器件制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求6所述的神经突触器件制备方法，其特征在于，

10.根据权利要求6所述的神经突触器件制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开一种神经突触器件及其制备方法。该神经突触器件包括：衬底；底电极，其为活性金属，形成在所述衬底上；介质层，其为具有感光特性的氧化物，形成在所述底电极上；顶电极，其为透明电极，形成在所述介质层上，将紫外光脉冲入射到器件的顶电极上，通过改变光学脉冲参数来调节光生载流子浓度，从而调节器件的电阻率；通过控制电压的极性来调节金属离子和氧空位在介质层内部的状态，从而达到控制电阻的目的，实现了光电双调制。

技术研发人员：陈琳,房雨晴,孟佳琳,王天宇,孙清清,张卫
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12