[發(fā)明專利]具有熒光監(jiān)測(cè)的非易失型光電神經(jīng)突觸器件及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211484902.8
• 申請(qǐng)日: 2022-11-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115939239A
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 皮孝東;王越;王坤;李東珂;楊德仁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L31/0352
• 分類號(hào): H01L31/0352;H01L31/113;H01L31/18;G06N3/067
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

1.一種具有熒光監(jiān)測(cè)的非易失性的光電神經(jīng)突觸器件，其特征在于，包括：柵電極、介電層、二維層狀薄膜、源電極、漏電極和半導(dǎo)體硅量子點(diǎn)，其中：

介電層位于柵電極上，二維層狀薄膜位于介電層上，源電極、漏電極和半導(dǎo)體硅量子點(diǎn)薄膜均位于二維層狀薄膜上，其中，半導(dǎo)體硅量子點(diǎn)薄膜將源電極和漏電極隔開(kāi)；

當(dāng)外部光照射到半導(dǎo)體硅量子點(diǎn)薄膜時(shí)，從所述半導(dǎo)體硅量子點(diǎn)薄膜發(fā)出熒光監(jiān)測(cè)信號(hào)，撤除外部光照射后，基于二維層狀薄膜電導(dǎo)的變化實(shí)現(xiàn)所述光電神經(jīng)突觸器件突觸權(quán)重變化的非易失性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熒光監(jiān)測(cè)的非易失性的光電神經(jīng)突觸器件，其特征在于，所述柵電極為重?fù)絧型硅襯底。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熒光監(jiān)測(cè)的非易失性的光電神經(jīng)突觸器件，其特征在于，所述介電層為二氧化硅、氧化鋁或氧化鉿。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熒光監(jiān)測(cè)的非易失性的光電神經(jīng)突觸器件，其特征在于，所述二維層狀薄膜的材料為二硫化鉬。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熒光監(jiān)測(cè)的非易失性的光電神經(jīng)突觸器件，其特征在于，所述二維層狀薄膜尺寸為大于10μm²，所述二維層狀薄膜的層數(shù)為1-10層，以確保較高的載流子遷移率。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熒光監(jiān)測(cè)的非易失性的光電神經(jīng)突觸器件，其特征在于，所述源電極和漏電極均為金屬薄膜電極，其中，所述源電極的材料為金、鈦金合金、鎳金合金或鉻金合金，所述漏電極的材料為金、鈦金合金、鎳金合金或鉻金合金。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有熒光監(jiān)測(cè)的非易失性的光電神經(jīng)突觸器件，其特征在于，基于圖案化設(shè)計(jì)多對(duì)源電極和漏電極，實(shí)現(xiàn)多個(gè)神經(jīng)突觸器件群體集成。

8.一種根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的具有熒光監(jiān)測(cè)的非易失性的光電神經(jīng)突觸器件的制備方法，其特征在于，包括：

(1)在柵電極表面生成一層介電層；

(2)將二維層狀薄膜轉(zhuǎn)移到介電層表面；

(3)在二維層狀薄膜表面設(shè)計(jì)電極圖案，依次在電極圖案上進(jìn)行電子束曝光、顯影、電子刻蝕得到軟掩膜板，然后基于軟掩膜板通過(guò)電子束蒸發(fā)沉積源電極和漏電極；

(4)用丙酮將軟掩膜版溶解去除，在二維層狀材料上留下圖案化源漏電極，得到圖案化器件；

(5)在步驟(4)制得的圖案化器件上旋涂硅量子點(diǎn)的環(huán)己烷溶液，在90-150℃下退火15-30min得到光電神經(jīng)突觸器件。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有熒光監(jiān)測(cè)的非易失性的光電神經(jīng)突觸器件的制備方法，其特征在于，所述將二維層狀薄膜轉(zhuǎn)移到介電層表面的制備方法，包括：

獲得聚二甲基硅氧烷薄膜，在聚二甲基硅氧烷薄膜的一面粘取二維層狀材料，將有二維層狀材料的一面貼合介電層，在50-80℃下加熱10-30min后揭去聚二甲基硅氧烷薄膜，使得二維層狀材料轉(zhuǎn)移至介電層。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有熒光監(jiān)測(cè)的非易失性的光電神經(jīng)突觸器件的制備方法，其特征在于，所述硅量子點(diǎn)的環(huán)己烷溶液的制備方法，包括：

采用冷等離子體法制備硅量子點(diǎn)，利用1-庚烯對(duì)硅量子點(diǎn)表面進(jìn)行氫化硅烷化，再將氫化硅烷化后的硅量子點(diǎn)分散在環(huán)己烷中得到濃度為10-15mg/mL穩(wěn)定的溶液。