一种全光控人工突触器件及其制备方法

本发明属于微电子材料与器件，尤其涉及一种全光控人工突触器件及其制备方法。

背景技术：

1、人工智能技术正引领我们进入第四次工业革命，而器件的低集成度和高功耗正是目前急需解决的问题。而构建全光控的类脑智能器件，有望实现高集成度、低功耗以及感存算一体化，在类脑芯片以及新型的人工识别系统等领域得到广泛应用。现有的忆阻器主要基于光信号对电导进行调节，其工作原理主要是基于器件内部导电通道的形成和断裂，涉及器件内部微结构的变化，存在很大的随机性，因此，常规的忆阻器具有一定的不稳定性。

技术实现思路

1、本发明提出了一种全光控人工突触器件及其制备方法，以解决现有技术中人工突触难以实现全光控的问题。通过宽窄带隙搭配的新的材料体系，以及简单的制备方法，构建该体系全光控人工突触，以实现突触的调节。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种全光控人工突触器件，由下至上依次为透明电极、全光忆阻层和惰性金属顶电极；所述全光忆阻层是以碳化硅、酞菁铜和嵌段共聚纤维素为原料制备而成的复合薄膜。

4、进一步地，所述透明电极为掺杂铟的sno2导电玻璃。

5、进一步地，所述全光忆阻层的厚度为1000±50nm，所述惰性金属顶电极的厚度为100±15nm。

6、更进一步地，所述全光忆阻层的制备方法为：将碳化硅、酞菁铜和嵌段共聚纤维素搅拌均匀，旋涂于所述透明电极上，在其表面形成一层复合薄膜。所述碳化硅、酞菁铜和嵌段共聚纤维素的质量比为10∶4∶8。

7、更进一步地，所述惰性金属顶电极的惰性金属为金或铂。

8、本发明还提供一种所述全光控人工突触器件的制备方法，包括以下步骤：在透明电极上旋涂全光忆阻层，然后在所述全光忆阻层上沉积惰性金属顶电极，获得全光控人工突触器件。

9、进一步地，所述沉积过程采用热蒸发或溅射工艺。

10、进一步地，所述沉积过程中所用金属掩模版孔径为100-500μm。

11、与现有技术相比，本发明具有如下优点和技术效果：

12、本发明提供的全光控人工突触器件包括：惰性金属顶电极、全光忆阻层和透明电极，所述全光忆阻层设置在所述透明电极与所述惰性金属顶电极之间，其用于模拟突触。本发明中的人工突触器件的全光忆阻层可在红光信号刺激下使电导上升、在紫外光信号刺激下使电导下降，从而实现全光控的可逆促进/抑制调节。借助全光信号对电导进行可逆性调节从而实现超低功耗，为实现光电类脑计算系统提供了器件基础。本发明的全光控人工突触器件为两端结构，结构简单，尤其是其功能层选择宽窄带隙搭配的材料体系，且基于这样的材料体系有多种常见便宜的材料可供选择，实现全光控调节。

技术特征：

1.一种全光控人工突触器件，其特征在于，由下至上依次为透明电极、全光忆阻层和惰性金属顶电极；

2.根据权利要求1所述的全光控人工突触器件，其特征在于，所述透明电极为掺杂铟的sno2导电玻璃。

3.根据权利要求1所述的全光控人工突触器件，其特征在于，所述全光忆阻层的厚度为1000±50nm，所述惰性金属顶电极的厚度为100±15nm。

4.根据权利要求3所述的全光控人工突触器件，其特征在于，所述全光忆阻层的制备方法为：将碳化硅、酞菁铜和嵌段共聚纤维素搅拌均匀，旋涂于所述透明电极上，在其表面形成一层复合薄膜，即全光忆阻层。

5.根据权利要求4所述的全光控人工突触器件，其特征在于，所述碳化硅、酞菁铜和嵌段共聚纤维素的质量比为10∶4∶8。

6.根据权利要求1所述的全光控人工突触器件，其特征在于，所述惰性金属顶电极的惰性金属为金或铂。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的全光控人工突触器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在透明电极上通过旋涂法制备全光忆阻层，然后在所述全光忆阻层上沉积惰性金属顶电极，获得全光控人工突触器件。

8.根据权利要求7所述的全光控人工突触器件的制备方法，其特征在于，所述沉积过程采用热蒸发或溅射工艺。

9.根据权利要求7所述的全光控人工突触器件的制备方法，其特征在于，所述沉积过程中所用金属掩模版孔径为100-500μm。

技术总结
本发明公开一种全光控人工突触器件及其制备方法，属于微电子材料与器件技术领域。所述光控人工突触器件包括：惰性金属顶电极、全光忆阻层、透明电极，所述全光忆阻层设置在所述透明电极与所述惰性金属顶电极之间，其用于模拟突触。该突触器件为两端结构，结构简单，器件尺寸可降至纳米量级，功耗小，借助于可见/紫外光信号能够实现对电导变化范围的可逆调节，为实现光电类脑计算系统提供了器件基础。由于可以基于多种常见材料搭建此类器件，从而实现全电调节，在未来新型光电材料领域有良好的应用前景。

技术研发人员：林亚,王嘉瑶,王中强,徐海阳,刘益春
受保护的技术使用者：东北师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17