[发明专利]氧空位与离子异质集成的神经突触忆阻器及其制备方法

权利要求书

1.一种氧空位与离子异质集成的神经突触忆阻器，其特征在于，

包括：

衬底；

底电极，形成在所述衬底上；

功能层，形成在所述底电极上，由氧化物层和离子凝胶层构成，所述氧化物层用于提供氧空位通道实现稳定的电阻转变行为，所述离子凝胶层用于提供可移动离子模拟生物信息传递；

顶电极，形成在所述功能层上。

2.根据权利要求1所述的氧空位与离子异质集成的神经突触忆阻器，其特征在于，

当在顶电极施加正向电压时，氧化物层中的氧空位向底电极移动并在底电极开始积累，随着施加电压的时长增加，氧空位逐渐在底电极与离子凝胶层连接形成导电通道；另一方面，离子凝胶层中的离子在正向电压的作用下逐渐向底电极方向迁移，当离子达到离子凝胶层的底部时，与氧化物层的顶部连接；随着电压的进一步施加，离子可以逐渐积累并将氧化物层的顶部与顶电极之间连接，并借助氧化物层中的氧空位通道，最终在顶电极与底电极之间形成连续的导电通道，从而实现忆阻器阻态的降低，器件由高阻态转变为低阻态。

3.根据权利要求1所述的氧空位与离子异质集成的神经突触忆阻器，其特征在于，

当在顶电极施加负向电压时，离子凝胶层中的离子导电通道与氧化物层中氧空位导电通道出现断裂，导致器件顶电极与底电极之间没有连续的电流传递通道，器件的电阻变高，器件由低阻态转变为高阻态。

4.根据权利要求1所述的氧空位与离子异质集成的神经突触忆阻器，其特征在于，

所述氧化物层为HfO₂、Ta₂O₅或Al₂O₃。

5.根据权利要求1所述的氧空位与离子异质集成的神经突触忆阻器，其特征在于，

所述离子凝胶层中凝胶溶质离子是Li⁺、Na⁺、Ca²⁺、K⁺中的一种或其组合，凝胶溶剂是PEO、PI、PVA、PVP中的一种或其组合。

6.一种氧空位与离子异质集成的神经突触忆阻器制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在衬底上形成底电极；

在所述底电极上形成氧化物层和离子凝胶层作为功能层，所述氧化物层用于提供氧空位通道实现稳定的电阻转变行为，所述离子凝胶层用于提供可移动离子模拟生物信息传递；

在所述功能层上形成顶电极。

7.根据权利要求6所述的氧空位与离子异质集成的神经突触忆阻器制备方法，其特征在于，

当在顶电极施加正向电压时，氧化物层中的氧空位向底电极移动并在底电极开始积累，随着施加电压的时长增加，氧空位逐渐在底电极与离子凝胶层连接形成导电通道；另一方面，离子凝胶层中的离子在正向电压的作用下逐渐向底电极方向迁移，当离子达到离子凝胶层的底部时，与氧化物层的顶部连接；随着电压的进一步施加，离子可以逐渐积累并将氧化物层的顶部与顶电极之间连接，并借助氧化物层中的氧空位通道，最终在顶电极与底电极之间形成连续的导电通道，从而实现忆阻器阻态的降低，器件由高阻态变为低阻态。

8.根据权利要求6所述的氧空位与离子异质集成的神经突触忆阻器制备方法，其特征在于，

当在顶电极施加负向电压时，离子凝胶层中的离子导电通道与氧化物层中氧空位导电通道出现断裂，导致器件顶电极与底电极之间没有连续的电流传递通道，器件的电阻变高，器件由低阻态转变为高阻态。

9.根据权利要求6所述的氧空位与离子异质集成的神经突触忆阻器制备方法，其特征在于，

所述氧化物层为HfO₂、Ta₂O₅或Al₂O₃。

10.根据权利要求6所述的氧空位与离子异质集成的神经突触忆阻器制备方法，其特征在于，

所述离子凝胶层中凝胶溶质离子是Li⁺、Na⁺、Ca²⁺、K⁺中的一种或其组合，凝胶溶剂是PEO、PI、PVA、PVP中的一种或其组合。