[发明专利]一种类胶质细胞神经形态器件及其制备方法

权利要求书

1.一种类胶质细胞神经形态器件，包括绝缘衬底和位于衬底上的底电极、阻变层、介质层和顶电极，其中，所述底电极位于绝缘衬底之上，所述介质层位于底电极之上，该介质层中经图形化刻蚀出孔结构，孔的底部暴露出底电极；所述阻变层覆盖在该孔底部和侧壁，以及包裹在该孔周围的介质层上；所述顶电极位于阻变层上；所述阻变层和介质层皆为半导体材料，但阻变层中的离子迁移率或离子浓度与介质层不同，且介质层的厚度大于阻变层，使器件的阻变发生在阻变层中。

2.如权利要求1所述的类胶质细胞神经形态器件，其特征在于，所述介质层比阻变层厚20nm以上。

3.如权利要求1所述的类胶质细胞神经形态器件，其特征在于，所述孔结构的底面积在100μm²以下。

4.如权利要求1所述的类胶质细胞神经形态器件，其特征在于，所述阻变层采用金属氧化物材料，厚度为5nm～100nm；或者采用有机材料，厚度为30nm～500nm。

5.如权利要求1所述的类胶质细胞神经形态器件，其特征在于，所述介质层采用氧化物材料，厚度为30～200nm。

6.如权利要求1所述的类胶质细胞神经形态器件，其特征在于，所述阻变层材料选自下列化合物中的一种或多种：TaO_x、HfO_x、NbO_x、TiO_x和HfZr_xO_y，其中x、y代表氧化物中相应元素的占比。

7.如权利要求1所述的类胶质细胞神经形态器件，其特征在于，所述介质层材料选自下列化合物中的一种或多种：SiO₂、TiO₂、Al₂O₃、HfO₂、Ta₂O₅和ZrO₂。

8.权利要求1～7任一所述类胶质细胞神经形态器件的制备方法，包括以下步骤：

1)在绝缘衬底上光刻定义底电极的图形，制备底电极；

2)在绝缘衬底和底电极上淀积介质层材料，制备介质层；

3)在介质层上光刻定义阻变层图形，刻蚀介质层，刻蚀截至层为底电极，去除光刻胶，在介质层上形成孔结构；

4)淀积阻变层，覆盖步骤3)形成的孔结构的底面和侧壁，以及孔周围的介质层；

5)在阻变层上光刻定义顶电极图形，制备顶电极；

6)光刻定义底电极引出孔的图形，刻蚀阻变层和介质层，刻蚀截至层为底电极，去除光刻胶，形成底电极引出孔。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤1)制备底电极和步骤5)制备顶电极的方法是物理气相沉积。

10.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤2)制备介质层的方法是磁控溅射、等离子体增强化学气相沉积法或原子层沉积；步骤4)制备阻变层的方法是反应溅射、磁控溅射或原子层沉积。