[發(fā)明專利]一種In2

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010522275.7
• 申請(qǐng)日: 2020-06-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111883655A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 招瑜;余代者;魏愛(ài)香;劉俊;肖志明;余大清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L45/00
• 分類號(hào): H01L45/00
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 李慶偉

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體薄膜的新材料的技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種In₂S₃薄膜的憶阻器件及其應(yīng)用。所述憶阻器件是由二維In₂S₃納米片在二維平面的水平和垂直方向堆疊而成，形成在水平方向的晶界；所述二維In₂S₃納米片的厚度為0.6～100nm，長(zhǎng)度為1～200μm。本發(fā)明In₂S₃薄膜的憶阻器件具有豐富的晶界和可調(diào)的電阻狀態(tài)和高達(dá)10⁵的開(kāi)關(guān)比，通過(guò)設(shè)置柵極偏置電壓和源漏輸入脈沖參數(shù)，可有效地實(shí)現(xiàn)人工的突觸可塑性及其在模擬突觸的生物可塑性的功能，為豐富擴(kuò)展二維材料中的憶阻現(xiàn)象功能提供了有效的實(shí)例證明。該In₂S₃薄膜的憶阻器件在模仿生物突觸領(lǐng)域中可得到廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體薄膜的新材料的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種In₂S₃薄膜的憶阻器件及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著信息社會(huì)的飛速發(fā)展，大量的信息處理技術(shù)如人工智能，無(wú)人駕駛，基因工程等都要依靠巨大的信息計(jì)算能力，繼而產(chǎn)生計(jì)算性能和內(nèi)存需求爆發(fā)等挑戰(zhàn)。受人類大腦神經(jīng)系統(tǒng)的啟發(fā)，神經(jīng)形態(tài)計(jì)算提供了一種有望在物理層面的解決方案，以克服傳統(tǒng)的馮·諾依曼計(jì)算架構(gòu)中長(zhǎng)期存在的能源效率和處理速度瓶頸。我們已經(jīng)知道，人類大腦工作是建立在龐大的神經(jīng)元工作基礎(chǔ)上的，然而神經(jīng)元之間是沒(méi)有直接通過(guò)原生質(zhì)聯(lián)系，而是通過(guò)突觸這個(gè)接觸點(diǎn)相互聯(lián)系起來(lái)構(gòu)成令人驚嘆的龐大復(fù)雜神經(jīng)系統(tǒng)。人類大腦中，包含10¹¹神經(jīng)元和超過(guò)10¹⁵個(gè)神經(jīng)突觸，這些突觸之間相互產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，構(gòu)建起了神經(jīng)元之間的互動(dòng)，從而在大腦中完成每秒以10⁶次計(jì)數(shù)的計(jì)算，繼而產(chǎn)生了人類的情感處理、記憶儲(chǔ)存以及思考等行為。換句話說(shuō)，在今天的神經(jīng)學(xué)科認(rèn)知中，突觸是生物智能產(chǎn)生的最基本單位，它們就像芯片中的晶體管，支撐了大腦與神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)行。在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，突觸可塑性是指利用神經(jīng)科學(xué)中突觸可塑性有關(guān)理論結(jié)合數(shù)學(xué)模型來(lái)構(gòu)造神經(jīng)元之間的聯(lián)系，其中突觸可塑性主要包括長(zhǎng)期抑制突觸可塑性(LTD)與長(zhǎng)期增強(qiáng)突觸可塑性(LTP)等。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)或許可以從生物學(xué)中獲得啟示，以解決在目前的傳統(tǒng)計(jì)算架構(gòu)下難以企及的性能與功率要求。大腦突觸的特征是在單一架構(gòu)中包含內(nèi)存和計(jì)算，能夠構(gòu)成大腦啟發(fā)的非馮諾依曼計(jì)算機(jī)架構(gòu)基礎(chǔ)，神經(jīng)形態(tài)計(jì)算的最新趨勢(shì)之一就是將神經(jīng)元的值編碼為脈沖或棘波。神經(jīng)形態(tài)計(jì)算系統(tǒng)中的人工突觸已經(jīng)在稱為憶阻器的這一類基本電路元件中得到了廣泛研究。基于憶阻器的器件可以跟蹤其經(jīng)歷過(guò)的電阻狀態(tài)，在這種設(shè)備中，由外部電刺激引起的電阻變化被用來(lái)模擬突觸的可塑性，其值代表兩個(gè)相鄰神經(jīng)元之間相關(guān)性的強(qiáng)度。近年來(lái)，二維材料在人工突觸應(yīng)用中表現(xiàn)出優(yōu)異的憶阻性能和器件性能，引起了大家廣泛的研究興趣。例如，Sangwan等人采用化學(xué)氣相沉積方法生長(zhǎng)單晶多層MoS₂范德瓦爾薄膜，然后基于這種二維材料制作底柵多端憶阻晶體管演示其可擴(kuò)展性和各種功能，揭示了一種基于晶界調(diào)控的硫空位缺陷遷移的全新憶阻機(jī)理。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明首要目的在于提供一種In₂S₃的薄膜的憶阻器件，該憶阻器件由厚度在0.6～100nm的二維的In₂S₃堆疊而成，在水平方向具有明顯的晶界，該器件具有顯著的憶阻特性，同時(shí)可具備部分生物突觸的功能。

本發(fā)明另一目的在于提供上述憶阻器件的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種In₂S₃薄膜的憶阻器件，所述憶阻器件是由二維In₂S₃納米片在二維平面的水平和垂直方向堆疊而成，形成在水平方向的晶界；所述二維In₂S₃納米片的厚度為0.6～100nm，長(zhǎng)度為1～200μm。