[發明專利]一種基于二維材料的可人工設計邊界的陣列化神經網絡及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110269787.1
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113053756A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 王學雯;劉鍇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L21/428
• 分類號: H01L21/428;H01L31/18;H01L31/032;H01L31/113;G06N3/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢

1.一種基于二維材料的可人工設計邊界的陣列化神經網絡的制備方法，包括以下步驟：

1)通過氣相沉積法在基底上生長單晶過渡金屬化合物薄膜；

2)將步驟1)所述的薄膜轉移至有介質層的基底上；

3)對步驟2)中有介質層的基底上薄膜用激光按照指定路徑輻照，得到指定異質結構的樣品；

4)在所述指定異質結構的樣品表面采用電子束或熱蒸鍍的方法鍍上源極和漏極，即得到基于二維材料的可人工設計邊界的陣列化神經網絡。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟1)中所述基底為SiO₂/Si基板；

所述單晶過渡金屬化合物薄膜中過渡金屬化合物為二硫化鉬；

所述單晶過渡金屬化合物薄膜的厚度為0.5～10nm。

3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于：所述單晶過渡金屬化合物薄膜的制備方法包括以下步驟：

a1)將所述基底依次放入去離子水、丙酮和異丙醇中進行超聲清洗，后用氮氣吹干，將其放在已放有過渡金屬氧化物(優選為三氧化鉬)的雙端開口石英舟中，并放入高溫管式爐反應腔中；

b1)在相對于所述基底氣流上端的另一加熱帶放置裝有硫屬單質(優選硫粉)的石英舟；

c1)在管式爐中用氬氣洗氣后，通入5sccm的氬氣，氣流穩定后將硫屬單質、過渡金屬氧化物(硅片)分別加熱，在所述基底上生長就可以得到單層過渡金屬硫屬化合物；其中，當硫屬單質為硫粉時，過渡金屬氧化物為三氧化鉬時，將硫屬單質、三氧化鉬(硅片)分別加熱至～130-140℃和～645-655℃，并且衡溫保持5～10分鐘。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于：步驟2)中，所述轉移的方法采用濕法轉移；

所述有介質層的基底為帶有二氧化硅氧化層的基底。

5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：所述的濕法轉移包括以下步驟：

a2)在步驟1)硅片合成的單晶薄膜上旋涂一層聚甲基丙烯酸甲酯，在加熱臺上180℃加熱2分鐘進行烘干；

b2)將涂有聚甲基丙烯酸甲酯的硅片放入去離子水或者氫氧化鉀溶液中靜置，直到聚甲基丙烯酸甲酯從硅片上剝離；

c2)將剝離后的聚甲基丙烯酸甲酯用清水漂多次之后，將其貼在新的有介質層的基底上，在加熱臺上180℃加熱2分鐘進行烘干，靜置冷卻后放入70℃的丙酮中約30分鐘以溶解聚甲基丙烯酸甲酯，隨后就得到轉以后的薄膜。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的制備方法，其特征在于：步驟3)中，所述激光按照指定路徑輻照包括以下步驟：

a3)確定掃描圖像，設置激光功率和激光掃描速度，所述激光功率為1～1000kW/mm²，所述激光掃描速度為10μm/s～1m/s；

b3)將步驟2)中有介質層的基底上薄膜放置在掃描圖像的起點，通過激光掃描軟件按照a3)中激光功率和激光掃描速度對薄膜進行掃描。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的制備方法，其特征在于：所述源極的選材為鈦；

所述漏極的選材為金。

8.根據權利要求1-7中任一項所述的制備方法，其特征在于：制備所述電極采用所述電子束或熱蒸鍍的方法包括以下步驟：

a4)在步驟3)中所得到的指定異質結構的樣品表面旋涂光刻膠；所述光刻膠具體為4％的聚甲基丙烯酸甲酯時，所述旋涂速率具體為600～5000r/min；

b4)在步驟a4)處理后的所述樣品的兩端設定電極處，用電子束曝光或光刻的方法刻蝕出所述源極的圖案和所述漏極的圖案；

c4)在所述源極的圖案和所述漏極的圖案上用電子束蒸鍍或熱蒸鍍的方法蒸鍍所述源極和漏極；優選地，采用了電子束蒸鍍，當樣品為二硫化鉬異質結構時，選擇先蒸鍍1～50nm的鈦或鎘電極，再蒸鍍1～100nm的金電極；

d4)將蒸鍍層剝離之后，制得所述源極和所述漏極。