[發明專利]一種自帶光源的光電憶阻器及其制備方法

在審

• 申請號: 202210052052.8
• 申請日: 2022-01-18
• 公開（公告）號: CN114512599A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 諸葛飛;郭真真;胡令祥;伏兵
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;H01L33/38;H01L33/00;H01L25/16
• 代理公司: 杭州宇信聯合知識產權代理有限公司 33401
• 代理人: 梁群蘭

本發明公開了一種自帶光源的光電憶阻器及其制備方法，包括提供光源的至少一個LED、一個憶阻器本體，及填充于LED與憶阻器本體間的絕緣層；所述LED與憶阻器本體垂直集成，且相鄰的LED兩兩對準、憶阻器本體與相鄰的LED對準。LED結構包括襯底、緩沖層、N型層、發光層、P型層、N電極和P電極；憶阻器本體結構包括底電極層、介質層、頂電極層。LED制備方法為依次在襯底上生長緩沖層、N型層、發光層、P型層、N電極和P電極，然后進行填充、拋光，最后依次生長憶阻器的底電極層、介質層和頂電極層。本發明的自帶光源的光電憶阻器，將自帶光源LED和憶阻器無縫集成在一個器件上，利用LED發光實現憶阻器電導的調控。本發明的方法將有利于光電憶阻器后續的大規模集成。

技術領域

本發明涉及光電憶阻器技術領域，尤其涉及一種自帶光源的光電憶阻器及其制備方法。

背景技術

隨著社會飛速發展，數據量呈指數增加，傳統基于馮·諾依曼架構的計算機由于數據的處理和存儲無法同時進行，導致信息的處理效率的提升遇到嚴重瓶頸(馮·諾依曼瓶頸)，現有的計算機已經無法滿足人類社會對更高信息處理速度的需求，因此，開發基于新型器件的非馮諾依曼計算架構成為解決馮·諾依曼瓶頸最具潛力的方案之一。

1971年，蔡少棠教授在研究電荷、電流、電壓和磁通量之間關系時提出了憶阻器的概念，它代表著電荷和磁通量之間的關系，是一種具有電荷記憶功能的非線性電阻。憶阻器的電導通常需要電控制，但電壓驅動離子的移動會導致材料微結構的變化，焦耳熱會進一步加劇微結構改變，導致器件穩定性的惡化。以上因素嚴重制約了憶阻器的實際應用。光具有高帶寬、超快速度、優異的并行性等優點，并且光照可以調控憶阻器電導，更重要的是，光照時憶阻器中只涉及電子行為，無離子遷移，無焦耳熱產生，所以光控憶阻器的穩定性可以大幅提升。目前，研究者們已經實現了用光單向和雙向調控憶阻器電導。如：文獻“Light-Gated Memristor with Integrated Logic and Memory Functions”(ACS Nano, 2017,https://doi.org/10.1021/acsnano.7b05762)用光照實現憶阻器電導的逐步增加；文獻“All-Optically Controlled Memristor for Optoelectronic NeuromorphicComputing” (Advanced Functional Materials, 2021, https://doi.org/10.1002/adfm.202005582)實現了光照下憶阻器電導的雙向可逆調控。公開號為CN109449289A的專利說明書公開了一種光控憶阻器，采用了光信號逐步增加憶阻器電導；公開號為CN113517886A的專利說明書公開了一種全光控憶阻器，即利用光信號既可增加憶阻器電導也可以降低電導。但這兩個專利中光電憶阻器電導的調控仍依賴外部光源，不利于后續的大規模集成。

目前光電憶阻器都是利用外界光源(例如光纖、激光器等)照射來調控電導，這種工作模式下，光電憶阻器無法實現大規模集成，嚴重制約了實際應用。因此，如何實現光源與憶阻器的無縫結合，從而實現光電憶阻器大規模集成應用是目前該領域亟需解決的關鍵技術問題。

發明內容

為解決現有技術中光電憶阻器外帶光源工作模式無法實現大規模集成的問題，本發明擬提供一種自帶光源的光電憶阻器及其制備方法，將自帶光源發光二極管(LED)和憶阻器無縫集成在一個器件上，利用LED發光實現憶阻器電導的調控。

為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案。

本發明提供了一種自帶光源的光電憶阻器，所述自帶光源為LED光源，所述光電憶阻器包括提供LED光源的至少一個LED、一個憶阻器本體，及填充于相鄰LED與憶阻器本體間的絕緣層。

所述LED與憶阻器本體的結合形成兩兩堆疊的垂直集成結構，且相鄰的LED光源兩兩對準、憶阻器本體與相鄰的LED光源對準；相鄰的LED之間采用膠鍵合。