[发明专利]一种铁电极化调控的人工突触器件及其制备方法

权利要求书

1.一种铁电极化调控的人工突触器件，其特征在于该人工突触器件由衬底上依次制备的氧化物层、二维半导体层、源/漏电极、铁电功能层和栅电极组成，所述衬底为重掺杂的p-Si材料制备，且单面抛光，其厚度为0.5 mm；所述氧化物层为SiO₂层，其厚度为270~300 nm；所述二维半导体为MoS₂或WSe₂过渡金属硫族化合物涂层，其厚度为2~10分子层；所述源/漏电极为Cr/Au镀层，其Cr镀层厚度为5~10 nm，Au镀层厚度为30~50 nm；所述铁电功能层为聚偏氟乙烯基铁电聚合物薄膜，其厚度为100~300 nm；所述栅电极为Al镀层，其厚度为15~30nm。

2.一种权利要求1所述铁电极化调控的人工突触器件的制备方法，其特征在于该人工突触器件的制备包括以下步骤：

a、在重掺杂p-Si的衬底上旋涂SiO₂为氧化物层，其厚度为270~300 nm且单面抛；

b、采用机械剥离将MoS₂或WSe₂过渡金属硫族化合物转移至SiO₂层上为二维半导体层，其厚度为2~10分子层；

c、采用紫外光刻或电子束曝光并结合热蒸发及lift-off工艺，在二维半导体层上制作背栅结构的Cr/Au电极为半导体沟道的源/漏极，所述Cr电极厚度为5~10nm，Au厚度30~50nm；

d、在背栅器件上旋涂P(VDF-TrFE)薄膜，其厚度为100~300 nm，将旋涂的聚合物薄膜在100~150℃温度下晶化处理1~5h ，制备的结晶层为铁电功能层；

e、在铁电功能层上采用电子束蒸发工艺镀制半透明或透明Al层，其厚度为15~30 nm，并通过光刻及刻蚀方法获得图形结构的栅电极，形成铁电极化调控的人工突触结构。

3.根据权利要求2所述基于铁电极化调控的人工突触器件的制备方法，其特征在于所述机械剥离采用过渡金属硫族化合物材料薄片，粘在胶带上并反复对折使其不断变薄，然后用PMMA将薄片材料转移到SiO₂的衬底上，制得的二维半导体层，其厚度为2~10分子层。

4.根据权利要求2所述铁电极化调控的人工突触器件的制备方法，其特征在于所述旋涂采用碳酸二乙脂溶液，在500~600转/秒转速下旋涂5s，然后在3000~4000转/秒转速下旋涂25 s。