一种基于反铁电材料神经形态器件的制备方法

本申请属于电子材料与神经形态器件，具体涉及一种基于反铁电材料神经形态器件的制备方法。

背景技术：

1、随着人工智能和神经网络技术的快速发展，具有类脑计算能力的神经形态器件逐渐成为研究热点。这些器件通过模拟生物神经元和突触的功能，提供高效、低功耗的信息处理能力。传统的神经形态器件大多基于相变材料、离子迁移材料或磁性材料，然而这些材料通常存在能耗较高、可控性较差或制备工艺复杂等问题。

2、范德华反铁电材料cubip2se6因其独特的层状结构和极化-电场特性，表现出优异的响应性能，尤其适合用于模拟突触可塑性和神经元发放行为。然而，目前尚缺乏一种高效、低成本、稳定性强的基于cubip2se6材料的神经形态器件的制备方法。本发明旨在解决上述问题，提出一种基于cubip2se6材料的神经形态器件的制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种cubipse6材料的神经形态器件的制备方法及应用，该方法能够实现器件对神经突触行为的高效模拟，同时具有低能耗、制备工艺简单、性能稳定的特点。

2、基于此，本申请的第一技术方案公开了一种基于cubip2se6材料的神经形态器件的制备方法，包括如下步骤：

3、制备cubip2se6单晶：以硅片为基底，利用化学气相传输法制备得到cubip2se6单晶；

4、制备cubip2se6薄膜：cubip2se6单晶剥离硅片基底得到cubip2se6薄膜；

5、制备cubip2se6器件：将cubip2se6薄膜表面经光刻、刻蚀、沉积电极，得到目标形态的cubip2se6器件。

6、进一步的，所述化学气相传输法为，将cu、bi、p和se的高纯度原料置于石英管中，以i2作为气相传输剂。

7、进一步的，所述石英管密封后置于双温区管式炉中，保持高温区温度为850℃，低温区温度750℃，持续7天形成cubip2se6单晶。

8、进一步的，所述cubip2se6薄膜厚度为5-20nm。

9、进一步的，所述沉积的电极厚度为50nm。

10、以及，根据上述制备方法制备得到的cubip2se6器件。

11、本申请的第二技术方案公开了上述cubip2se6器件在计算机类脑计算中的应用。

12、进一步的，所述应用中，cubip2se6器件工作电压为1-5v。

13、本申请的有益效果为：本申请制备得到的cubip2se6薄膜是一种范德华反铁电材料，通过该材料制备得到的cubip2se6器件具有显著的突触可塑性，能有效模拟生物突触行为；且该制备方法简单易行，适合批量化生产，同时制备得到的器件具有低功耗、高响应速度和优异的稳定性，适用于神经形态计算应用。

技术特征：

1.一种基于反铁电材料神经形态器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述化学气相传输法为，将cu、bi、p和se的高纯度原料置于石英管中，以i2作为气相传输剂。

3.根据权利要求2所述制备方法，其特征在于，所述石英管密封后置于双温区管式炉中，保持高温区温度为850℃，低温区温度750℃，持续7天形成cubip2se6单晶。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述cubip2se6薄膜厚度为5-20nm。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述沉积的电极厚度为50nm。

6.一种根据权利要求1-4任一制备方法制备得到的cubip2se6器件。

7.一种根据权利要求5所述cubip2se6器件在计算机类脑计算中的应用。

8.根据权利要求7所述应用，其特征在于，所述cubip2se6器件工作电压为1-5v。

技术总结
本申请属于电子材料与神经形态器件技术领域，具体涉及一种基于反铁电材料神经形态器件的制备方法。该材料通过将Cu、Bi、P和Se的高纯度原料置于石英管中，以I<subgt;2</subgt;作为气相传输剂，经化学气相传输法制备得到。本申请制备得到的CuBiP<subgt;2</subgt;Se<subgt;6</subgt;薄膜是一种范德华反铁电材料，通过该材料制备得到的CuBiP<subgt;2</subgt;Se<subgt;6</subgt;器件具有显著的突触可塑性，能有效模拟生物突触行为；且该制备方法简单易行，适合批量化生产，同时制备得到的器件具有低功耗、高响应速度和优异的稳定性，适用于神经形态计算应用。

技术研发人员：孙林锋,杨栋梁
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2025/3/27