[發明專利]一種基于NiO/CuO異質結的人工突觸器件及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202111396198.6
• 申請日: 2021-11-23
• 公開（公告）號: CN114094010A
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 張莉;唐振華;梁展恒;范召緣;姚帝杰;胡松程;羅江浩
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;G06N3/063
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 楊麗爽

本申請屬于人工突觸器技術領域，尤其涉及一種基于NiO/CuO異質結的人工突觸器件及其制備方法和應用。本申請提供的一種基于NiO/CuO異質結的人工突觸器件施加電壓時的閾值電流為1mA，在施加電壓幅值為2V，時間間隔為500ms的情況下，循環時間達到330s，且脈沖間隔在0.5?3s均可實現響應，說明本申請提供的基于NiO/CuO異質結的人工突觸器件具有低功耗，高響應速度以及耐受性好的特點，可以解決現有技術中人工突觸器件功耗，響應速度以及耐受性有待提高的技術問題。

技術領域

本申請屬于人工突觸器件技術領域，尤其涉及一種基于NiO/CuO異質結的人工突觸器件及其制備方法和應用。

背景技術

憶阻器是繼電阻、電容、電感之后的第四種電路基本元件，能夠直接刺激激發器件的突觸和神經功能，即在電場作用下實現高電阻、低電阻狀態的連續調節，這與神經突觸的非線性傳輸特性高度相似，因此，憶阻器被認為是人工神經突觸的理想選擇，在人工神經網絡系統的領域具有發展前景。

然而，現有憶阻器中的阻變材料常用的是單層的無機晶體材料或有機小分子材料，且功耗，響應速度以及耐受性有待提高。

發明內容

有鑒于此，本申請提供了一種基于NiO/CuO異質結的人工突觸器件及其制備方法和應用，以NiO/CuO異質結作為人工突觸器件中的雙層阻變材料，可以解決現有技術中人工突觸器件功耗，響應速度以及耐受性有待提高的技術問題。

本申請第一方面提供了一種基于NiO/CuO異質結的人工突觸器件，所述人工突觸器件包括導電基片、NiO/CuO異質結以及頂電極；

所述NiO/CuO異質結覆蓋在所述導電基片的上表面；

所述頂電極覆蓋在所述NiO/CuO異質結的上表面。

優選的，所述導電基片包括FTO導電玻璃和/或ITO導電玻璃。

優選的，所述頂電極包括金、銀、銅、鋁中的任意一種或多種。

本申請第二方面提供了一種基于NiO/CuO異質結的人工突觸器件的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、在導電基體上表面沉積CuO，得到CuO/導電基底；

步驟2、在所述CuO/導電基底的上表面沉積NiO，得到NiO/CuO異質結/導電基底；

步驟3、在所述NiO/CuO異質結/導電基底的上表面沉積金、銀、銅、鋁中的任意一種或多種金屬，得到所述人工突觸器件。

優選的，步驟1、2、3中，所述沉積的方法包括真空蒸鍍法、真空濺射鍍法、真空離子鍍法以及溶膠凝膠法中的任意一種。

優選的，所述真空濺射鍍法的步驟包括：

步驟101、將銅或銅合金和導電基片分別放置在濺射腔室的負極和正極；

步驟102、對正極和負極施加高電壓，使所述濺射腔室輝光放電，得到沉積在所述導電基片上表面的CuO薄膜。

需要說明的是，直流反應磁控濺射法是基于輝光放電原理的一種物理沉積制備氧化物半導體薄膜的方法，是指將靶材即半導體薄膜原料放在負極，基片放在正極，然后在稀薄的空氣中施加高電壓后，使電子在電場E的作用下飛向正極基片，電子在飛向正極基片的過程中與濺射腔室內的氬原子等惰性氣體發生碰撞，使其電離產生出Ar正離子和新的電子，新電子飛向正極的基片，Ar離子在電場作用下加速飛向陰極靶，并以高能量轟擊靶表面，使靶材發生濺射，濺射的靶材粒子沉積在基片上形成薄膜。

優選的，所述濺射腔室的真空度為0.3～0.8Pa。

優選的，所述濺射腔室的射頻電源功率為150～200W。