[發(fā)明專利]視覺感知和存儲器件及其制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN109830489B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 沈國震;陳娣;婁正;陳帥
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: H01L27/146
• 分類號: H01L27/146
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

一種視覺感知和存儲器件，包括形成于同一襯底上兩個相鄰的區(qū)域并且串聯(lián)的電阻轉換存儲器和光電探測器，其中所述電阻轉換存儲器包括所述襯底上的第一電極、所述第一電極上的憶阻層和所述憶阻層上的第二電極，所述第二電極延伸到所述光電探測器的區(qū)域內；所述光電探測器包括所述襯底上的所述第二電極，所述第二電極上由光敏材料形成的納米線陣列，其中所述第二電極在所述光電探測器的區(qū)域內形成雙端電極結構，電極兩端呈齒狀交替排列。所述器件不僅能夠感知外界光線信息，而且能夠將這種信息存儲起來，便于隨時完成信息的提取和再現(xiàn)。

技術領域

本發(fā)明屬于虛擬現(xiàn)實技術領域，涉及一種視覺感知和存儲器件及其制備方法和應用。

背景技術

人體的感覺器官不僅可以感知外界刺激，還能夠將這種刺激存儲在人體的大腦中，即便是在這種刺激消退之后還能保留對人體產(chǎn)生這種感知的印象。眼睛，作為個體在日常生活中用來接收絕大多數(shù)信息的感覺器官，能夠通過外界物體表面光線的反射從而分辨出物體的大小、遠近、色彩、明暗、形狀、表面的光滑粗糙程度等，并將這些信息上傳至大腦，產(chǎn)生視覺感知。

在虛擬現(xiàn)實領域，眾多科學工作者已經(jīng)開始了對于視覺系統(tǒng)的模擬研究工作并取得了一定進展[Nature，2008，454，748；Adv.Mater.，2016，28，2201；Adv.Sci.，2016，3，1500435]。盡管當前的一些視覺模擬電子器件已經(jīng)具備了實時分辨一些特定圖形的能力，但是它們仍然存在著很多局限性，例如較低的分辨率、較弱的光感應度和較差的精確度等。最重要的是，目前還沒有研究能夠真正實現(xiàn)對于視覺系統(tǒng)的模擬工作，因為它們僅僅能感知外界的光線變化，當光線消失后，這種感知迅速消退，而不能將這種信息像人體的視覺系統(tǒng)一樣存儲記憶起來。因此，進一步研究視覺模擬中信息的存儲和再現(xiàn)功能顯得尤為迫切。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術和器件的一些缺點，本發(fā)明提出了一種用于視覺系統(tǒng)模擬的集成電子器件，以實現(xiàn)對于外界光線的感知和存儲功能。

一方面，本發(fā)明提供了一種視覺感知和存儲器件，包括形成于同一襯底上兩個相鄰的區(qū)域并且串聯(lián)的電阻轉換存儲器和光電探測器，其中所述電阻轉換存儲器包括所述襯底上的第一電極、所述第一電極上的憶阻層和所述憶阻層上的第二電極，所述第二電極延伸到所述光電探測器的區(qū)域內；所述光電探測器包括所述襯底上的所述第二電極，所述第二電極上由光敏材料形成的納米線，其中所述第二電極在所述光電探測器的區(qū)域內形成雙端電極結構，電極兩端呈齒狀交替排列。

所述襯底為剛性襯底或柔性襯底，所述剛性襯底的材料選自SiO₂或玻璃，所述柔性襯底選自聚對苯二甲酸乙二酯PET、聚酰亞胺PI、聚氨酯PU或聚二甲基硅氧烷PDMS中的一種。

所述光敏材料為金屬氧化物、多元半導體納米線、有機聚合物或二維材料，優(yōu)選地，所述金屬氧化物為氧化銦，氧化鋅，氧化鈦等，所述多元半導體納米線為砷化銦，硫化銻，硫化銦等，所述有機聚合物為聚3-己基噻吩P3HT，苝二酰亞胺PDI等，所述二維材料為石墨烯，二硫化鉬，硫化亞錫等。

所述憶阻層的材料選自具有不同電阻狀態(tài)的金屬氧化物，優(yōu)選地，所述金屬氧化物選自氧化鋁、氧化鉿或氧化硅。

所述第一電極的材料選自金、銅、碳、ITO電極等，所述第二電極的材料選自鎳、銀、鈦等。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種所述器件的制備方法，包括：

(1)電阻轉換存儲器的制備：首先在襯底形成第一電極，然后在第一電極形成憶阻層，在憶阻層上方和光電探測器件區(qū)域的襯底上形成第二電極，所述第二電極在所述光電探測器的區(qū)域內為雙端電極結構，電極兩端呈齒狀交替排列；

(2)光電探測器的制備：在光電探測器的區(qū)域內的第二電極上，由光敏材料通過近場靜電紡絲形成納米線陣列，然后退火，降至室溫即得所述人工的視覺感知和存儲系統(tǒng)。