一种光子突触器件及其制备方法

本发明涉及属于半导体，具体涉及一种光子突触器件及其制备方法。

背景技术：

1、突触是两个神经元之间或者神经元与效应器细胞之间相互接触、并借以传递信息的部位。突触串联起神经传导的路径，与其他脑细胞结合并相互联络，促使人脑高速并行地处理信息。基于对大脑结构和功能的模仿，建立了人工神经网络。通过调控突触的权重，能够改变多层神经元之间的连接强度，这是人工神经网络具有大规模的并行协同处理能力，较强的容错能力和学习能力的根基。

2、随着人工智能技术的兴起和发展，利用能够感知声、光、热、力等信息的感存算一体器件来模拟生物体内的感官感知系统成为研究热点。光子人工突触具有光刺激传感特性，可以同时完成光学信息的收集和处理。由于不需要经过模数转换过程，能够有效地缓解硬件冗余和能源浪费的问题，在人工智能领域展现出巨大潜力。

3、在人脑中，大约有1011个神经元和1015个突触，复杂的神经网络系统共同指导人类的行为活动。因此，单一的突触单元不足以模拟庞大的网络系统，能够制备成大规模阵列的突触器件成为ann的首选。

技术实现思路

1、本发明公开一种光子突触器件，包括：衬底；底电极，其为易氧化金属，形成在所述衬底上；具有光电导效应的异质结，形成在所述底电极上，包括第一介质层和第二介质层，均为具有感光特性的氧化物；顶电极，其为透明电极，形成在所述异质结上。

2、本发明的光子突触器件中，优选为，所述底电极为al，ni或ag。

3、本发明的光子突触器件中，优选为，所述第一介质层/所述第二介质层为zno，hfo2，nio或al2o3。

4、本发明的光子突触器件中，优选为，所述第一介质层的厚度为10-100nm，所述第二介质层的厚度为10-100nm。

5、本发明的光子突触器件中，优选为，所述顶电极为ito薄膜或pedot薄膜。

6、本发明还公开一种光子突触器件制备方法，包括以下步骤：在衬底上形成易氧化金属作为底电极；在所述底电极上形成具有光电导效应的异质结，包括第一介质层和第二介质层，均为具有感光特性的氧化物；在氧气氛围下进行退火处理；在所述异质结上形成透明电极作为顶电极。

7、本发明的光子突触器件制备方法中，优选为，所述底电极为al，ni或ag。

8、本发明的光子突触器件制备方法中，优选为，所述第一介质层/所述第二介质层为zno，hfo2，nio或al2o3。

9、本发明的光子突触器件制备方法中，优选为，所述第一介质层的厚度为10-100nm，所述第二介质层的厚度为10-100nm。

10、本发明的光子突触器件制备方法中，优选为，所述顶电极为ito薄膜或pedot薄膜。

11、采用两种光学材料作为介质层，由于它们对光学刺激有很好的响应能力，因此使器件具有光感特性。为了增加突触的记忆能力即延长光学材料中光生载流子的寿命，可以采取减少材料的复合中心或者增加陷阱层捕获电荷载流子等方式。此外，采用异质结作为介质层能够结合两种材料自身的特点，进一步优化光子突触的特性，为光感存储计算一体化系统提供新的可能性。

技术特征：

1.一种光子突触器件，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的光子突触器件，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的光子突触器件，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的光子突触器件，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的光子突触器件，其特征在于，

6.一种光子突触器件制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的光子突触器件制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求6所述的光子突触器件制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求6所述的光子突触器件制备方法，其特征在于，

10.根据权利要求6所述的光子突触器件制备方法，其特征在于，

技术总结
本发明公开一种光子突触器件及其制备方法。该光子突触器件包括：衬底；底电极，其为易氧化金属，形成在所述衬底上；具有光电导效应的异质结，形成在所述底电极上，包括第一介质层和第二介质层，均为具有感光特性的氧化物；顶电极，其为透明电极，形成在所述异质结上。

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