[發明專利]仿生突觸晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 202011278994.5
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112397392B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 趙天石;趙春;劉伊娜;趙策洲;楊莉
• 申請（專利權）人: 西交利物浦大學
• 主分類號: H01L21/44
• 分類號: H01L21/44;H01L21/34;H01L21/02;H01L21/445;H01L29/423;H01L29/51;H01L29/78;G01L1/18;G01L9/06
• 代理公司: 蘇州謹和知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32295
• 代理人: 葉棟

1.一種仿生突觸晶體管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

S1、提供襯底，在所述襯底的一表面形成源電極和漏電極；

S2、制備溝道層前驅體水溶液，并在所述源電極、漏電極和襯底上旋涂形成溝道層；

S3、制備電荷俘獲-隧穿層前驅體水溶液，并在所述溝道層上旋涂形成電荷俘獲-隧穿層；

S4、制備鐵電絕緣層前驅體水溶液，并在所述電荷俘獲-隧穿層上旋涂形成鐵電絕緣層；

S5、在所述鐵電絕緣層上表面形成柵電極，得到仿生突觸晶體管；

所述電荷俘獲-隧穿層為TiO2-MXene的核殼結構材料；

所述電荷俘獲-隧穿層的具體制備步驟為：

a1、制備MXene分散液：將MAX粉末通過氫氟酸刻蝕除掉鋁，再通過多次超聲、離心形成MXene分散液；

a2、形成MXene-TiO2核殼結構分散液：將所述MXene分散液在空氣中攪拌1h，得到MXene-TiO2核殼結構分散液；

a3、將所述MXene-TiO2核殼結構分散液滴于所述溝道層上；

a4、形成電荷俘獲-隧穿層：以3000rpm的速度在空氣中旋涂20s，然后在室溫條件下退火30min。

2.如權利要求1所述的仿生突觸晶體管的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括在分別形成所述源電極、漏電極、溝道層、電荷俘獲-隧穿層、鐵電絕緣層、以及柵電極后，對其進行退火處理。

3.如權利要求1所述的仿生突觸晶體管的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括在分別形成所述溝道層、電荷俘獲-隧穿層、以及鐵電絕緣層前，需要清洗其待旋涂的底層。

4.如權利要求1所述的仿生突觸晶體管的制備方法，其特征在于，所述源電極和漏電極的材料為ITO。

5.如權利要求1所述的仿生突觸晶體管的制備方法，其特征在于，所述源電極和漏電極之間的距離為10-100um。

6.如權利要求1所述的仿生突觸晶體管的制備方法，其特征在于，所述溝道層由ZTOn型半導體形成。

7.如權利要求6所述的仿生突觸晶體管的制備方法，其特征在于，所述溝道層的具體制備步驟為：

b1、制備ZTO溶液，并將所述ZTO溶液滴于具有所述源電極和漏電極的所述襯底；

b2、以5000rpm的速度在空氣中旋涂30s，然后在300℃條件下退火2h。

8.如權利要求1所述的仿生突觸晶體管的制備方法，其特征在于，所述鐵電絕緣層由HfZrO形成。

9.如權利要求8所述的仿生突觸晶體管的制備方法，其特征在于，所述鐵電絕緣層的具體制備步驟為：

c1、制備HfZrO溶液，并將HfZrO溶液滴于所述電荷俘獲-隧穿層上；

c2、以4500rpm的速度在空氣中旋涂40s，然后在300℃條件下退火1h。

10.如權利要求1所述的仿生突觸晶體管的制備方法，其特征在于，所述柵電極由PEDOT:PSS形成。

11.如權利要求10所述的仿生突觸晶體管的制備方法，其特征在于，所述柵電極的具體制備步驟為：

d1、將PEDOT:PSS分散液滴于覆蓋有掩膜版所述鐵電絕緣層上；

d2、在150℃條件下退火1h，除去所述掩膜版。

12.一種仿生突觸晶體管，其特征在于，所述仿生突觸晶體管由權利要求1-11項中任一項所述的仿生突觸晶體管的制備方法得到，所述仿生突觸晶體管包括自下而上依次層疊的襯底、源電極、漏電極、溝道層、電荷俘獲-隧穿層、鐵電絕緣層、以及柵電極。