[發(fā)明專利]一種基于氧化鋅的憶阻器及其制備方法和在制備神經(jīng)突觸仿生器件中的應(yīng)用有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811172694.1 | 申請日： | 2018-10-09 |
| 公開（公告）號： | CN109461814B | 公開（公告）日： | 2023-03-24 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 閆小兵;王宮;任德亮 | 申請（專利權(quán)）人： | 河北大學(xué) |
| 主分類號： | H10N70/20 | 分類號： | H10N70/20;H10N79/00 |
| 代理公司： | 石家莊國域?qū)＠虡耸聞?wù)所有限公司 13112 | 代理人： | 白海靜 |
| 地址： | 071002 河北*** | 國省代碼： | 河北;13 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 氧化鋅 憶阻器 及其 制備 方法 神經(jīng) 突觸 仿生 器件 中的 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明提供了一種基于氧化鋅的憶阻器及其制備方法和在制備神經(jīng)突觸仿生器件中的應(yīng)用，所述憶阻器的結(jié)構(gòu)從下到上依次包括FTO襯底、在所述FTO襯底上形成的ZnO中間介質(zhì)層以及在所述ZnO中間介質(zhì)層上形成的W電極層；所述ZnO中間介質(zhì)層的厚度為10~30nm。所述W電極層由若干均勻分布在ZnO中間介質(zhì)層上的直徑為80~300μm的圓形電極構(gòu)成。本發(fā)明提供的基于氧化鋅的憶阻器是使用了寬帶隙氧化物ZnO優(yōu)化器件性能，在特定厚度下和制備工藝條件下，其仿生性能表現(xiàn)良好，具有模擬神經(jīng)不應(yīng)期行為的能力，且功耗降低，易于制備，使憶阻器模擬生物神經(jīng)突觸的可塑性性能應(yīng)用前景更為廣闊。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及憶阻器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于氧化鋅的憶阻器及其制備方法和在制備神經(jīng)突觸仿生器件中的應(yīng)用。
背景技術(shù)
憶阻器，是繼電阻、電容、電感之后又一種新的無源電路元件。最早提出憶阻器概念的人，是華裔的科學(xué)家蔡少棠。簡單說，憶阻器是一種有記憶功能的非線性電阻。通過控制電流的變化可改變其阻值，如果把高阻值定義為“1”，低阻值定義為“0”，則這種電阻就可以實現(xiàn)存儲數(shù)據(jù)的功能，實際上就是一個有記憶功能的非線性電阻器。在2008年，惠普實驗室的研究人員制作了第一個憶阻器件，之后科學(xué)界掀起了對憶阻器的研究熱潮。
憶阻器是一種兩端器件，因此可以高密度集成。此外，其不同電阻態(tài)之間轉(zhuǎn)變很快，與CMOS工藝兼容。由于憶阻器的這些特點，使得其在信息存儲和神經(jīng)突觸模擬方面有著獨特的優(yōu)勢。
在神經(jīng)系統(tǒng)中，每個神經(jīng)元與突觸都在同步地存儲并處理信息。外界刺激產(chǎn)生的信號輸入在神經(jīng)系統(tǒng)中傳遞，最終在輸出響應(yīng)的過程中將信息的存儲和處理完善的結(jié)合在一起，這種信息存儲和處理的能力與神經(jīng)突觸的可塑性密切相關(guān)。憶阻器作為一種具有記憶功能的非線性電阻，其阻值能夠隨流經(jīng)的電荷量而發(fā)生變化，并在斷電后保持這種變化的狀態(tài)，可以認為是模擬神經(jīng)突觸的完美器件。目前，已有一些關(guān)于基于憶阻器的神經(jīng)突觸仿生器件的研究報道，但其仿生效果不太理想，功耗也較大，因此，研究一種結(jié)構(gòu)簡單、仿生效果好、能耗低的憶阻器對于推進神經(jīng)突觸仿生器件的研究具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一在于提供一種基于氧化鋅的憶阻器，以解決現(xiàn)有憶阻器仿生效果不理想、功耗大的問題。
本發(fā)明的目的之二在于提供一種基于氧化鋅的憶阻器的制備方法和在制備神經(jīng)突觸仿生器件中的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的之一是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種基于氧化鋅的憶阻器，其結(jié)構(gòu)從下到上依次包括FTO襯底、在所述FTO襯底上形成的ZnO中間介質(zhì)層以及在所述ZnO中間介質(zhì)層上形成的W電極層；所述ZnO中間介質(zhì)層的厚度為10~30nm。
所述W電極層由若干均勻分布在ZnO中間介質(zhì)層上的直徑為80~300μm的圓形電極構(gòu)成。
所述圓形電極的厚度為50~200nm。
本發(fā)明還提供了上述基于氧化鋅的憶阻器的制備方法，包括以下步驟：
（a）將FTO襯底依次在丙酮、酒精和去離子水中用超聲波清洗，取出后用N2吹干；
（b）將FTO襯底固定到磁控濺射設(shè)備腔體的襯底臺上，并將腔體抽真空至1×10-4~6×10-4Pa，向腔體內(nèi)通入流量為20~75sccm的Ar和20~75sccm的O2，調(diào)整接口閥使腔體內(nèi)的壓強維持1~6Pa，打開控制ZnO靶材起輝的射頻源，調(diào)整射頻源功率為60~100W，使ZnO靶材起輝，預(yù)濺射1~5min；之后正式濺射5~20min，在FTO襯底上形成了ZnO中間介質(zhì)層，所述ZnO中間介質(zhì)層的厚度為10~30nm；
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