[發明專利]一種同質結型感存算集成器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202211603603.1
• 申請日: 2022-12-13
• 公開（公告）號: CN116322285A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 孟佳琳;王天宇;陳琳;孫清清;張衛
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H10N70/20
• 分類號: H10N70/20;H10B63/00;G06N3/067
• 代理公司: 北京得信知識產權代理有限公司 11511
• 代理人: 孟海娟

1.一種同質結型感存算集成器件，其特征在于，

包括：

柔性襯底；

底電極，其為有機導電聚合物，形成在所述柔性襯底上；

第一功能層，其為經退火后的三元素n型氧化物半導體薄膜，具有光電響應的結晶相，形成在所述底電極上；

第二功能層，其為未經退火的三元素n型氧化物半導體薄膜，與所述第一功能層的材料相同，共同構成同質結；

多個彼此間隔分布的凹槽，貫穿所述第二功能層和所述第一功能層至底電極，其內填充有隔離層；

頂電極，形成在所述第二功能層上，

其中，第一功能層在光照下產生光生載流子，對光學信息進行感知，并以電流的形式反饋至器件，同時借助第二功能層的憶阻特性，以實現整體器件狀態的記憶存儲，通過對器件不斷地施加光電信號，實現器件電導的連續調制，從而實現神經形態計算中權重更迭。

2.根據權利要求1所述的同質結型感存算集成器件，其特征在于，

所述有機導電聚合物為PEDOT:PSS、聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚對苯、聚苯胺或聚對苯撐乙烯。

3.根據權利要求1所述的同質結型感存算集成器件，其特征在于，

所述三元素n型氧化物半導體薄膜為ZnTiOx、ZnTaOx、HfTiOx或HfTaOx。

4.根據權利要求1所述的同質結型感存算集成器件，其特征在于，

所述退火的溫度為400-600℃，時長為30分鐘-2小時。

5.根據權利要求1所述的同質結型感存算集成器件，其特征在于，

所述隔離層為Si₃N₄薄膜、SiO₂薄膜、Al₂O₃薄膜或硅的氮氧化物。

6.一種同質結型感存算集成器件制備方法，其特征在于，

包括以下步驟：

在柔性襯底上形成有機導電聚合物，作為底電極；

在所述底電極上形成三元素n型氧化物半導體薄膜，進行退火處理，使其轉變為具有光電響應的結晶相，作為第一功能層；

在所述第一功能層上形成三元素n型氧化物半導體薄膜作為第二功能層，其與所述第一功能層的材料相同，共同構成同質結；

對所述第二功能層和所述第一功能層進行刻蝕，貫穿所述第二功能層和所述第一功能層至底電極，形成多個彼此間隔分布的凹槽；

在所述凹槽中填充隔離層；

在所述第二功能層上形成頂電極，

其中，第一功能層在光照下產生光生載流子，對光學信息進行感知，并以電流的形式反饋至器件，同時借助第二功能層的憶阻特性，以實現整體器件狀態的記憶存儲，通過對器件不斷地施加光電信號，實現器件電導的連續調制，從而實現神經形態計算中權重更迭。

7.根據權利要求6所述的同質結型感存算集成器件制備方法，其特征在于，

所述有機導電聚合物為PEDOT:PSS、聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚對苯、聚苯胺或聚對苯撐乙烯。

8.根據權利要求6所述的同質結型感存算集成器件制備方法，其特征在于，

所述三元素n型氧化物半導體薄膜為ZnTiOx、ZnTaOx、HfTiOx或HfTaOx。

9.根據權利要求6所述的同質結型感存算集成器件制備方法，其特征在于，

所述退火的溫度為400-600℃，時長為30分鐘-2小時。

10.根據權利要求6所述的同質結型感存算集成器件制備方法，其特征在于，

所述三元素n型氧化物半導體薄膜的厚度為10-20nm。