[发明专利]光电仿生突触晶体管及其制备方法和器件

说明书

本申请涉及一种光电仿生突触晶体管及其制备方法和器件，属于微电子器件领域。该光电仿生突触晶体管包括依次设置的衬底、栅电极、功能层，以及设置在所述功能层上的源电极和漏电极；所述功能层至少包括依次设置的栅电介质层、金属氧化物有源层和钙钛矿有源层，所述栅电介质层设置在所述栅电极上，所述栅电介质层为具有突触效应的碱金属掺杂高介电常数金属氧化物材料。其集成了电刺激突触可塑性与光刺激突触可塑性，并具有低成本、能大规模制备等优点。

技术领域

本申请涉及一种光电仿生突触晶体管及其制备方法和器件，属于微电子器件领域。

背景技术

仿生突触器件由于其在人工神经网络计算系统中的潜在应用受到广泛的关注。在诸多仿生突触器件中，三端器件由于其适用于传统互补行逻辑电路以及多栅极输入等优点展示出了运用于多种神经形态系统的优势。

然而，由于氧化物的带隙较大，因此在可见光范围内，现有的三端器件作为光敏神经突触不具备明显优势。而若要实现多种电学刺激或是光学刺激实现的仿生突触功能，往往需要集成仿生突触器件与传感器以及相关电路，不利于器件在多种运用当中的集成与推广。

发明内容

本申请的目的在于提供一种光电仿生突触晶体管及其制备方法和器件，其集成了电刺激突触可塑性与光刺激突触可塑性，并具有低成本、能大规模制备等优点。

为达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

第一方面，本申请提供一种光电仿生突触晶体管，其包括依次设置的衬底、栅电极、功能层，以及设置在所述功能层上的源电极和漏电极；所述功能层至少包括依次设置的栅电介质层、金属氧化物有源层和钙钛矿有源层，所述栅电介质层设置在所述栅电极上，所述栅电介质层为具有突触效应的碱金属掺杂高介电常数金属氧化物材料。

进一步地，所述金属氧化物有源层由金属氧化物半导体材料形成。

进一步地，所述金属氧化物半导体材料选自包括氧化铟、氧化锌、氧化锡、锌锡氧、铟镓锌氧或铟锌氧中的一种或多种。

进一步地，所述金属氧化物有源层的厚度为5-50nm。

进一步地，所述钙钛矿有源层由无机钙钛矿材料形成。

进一步地，所述栅电介质层为锂掺杂氧化铝薄膜。

进一步地，所述锂掺杂氧化铝薄膜的厚度为10-200nm。

第二方面，本申请提供一种器件，其包括所述的光电仿生突触晶体管。

第三方面，本申请提供一种光电仿生突触晶体管的制备方法，其包括以下步骤：

S1、提供衬底，对所述衬底进行预处理；或者，提供预处理后的所述衬底；

S2、在所述衬底上制备栅电极；

S3、对所述栅电极进行亲水处理后，在所述栅电极上制备功能层；其中，所述功能层至少包括依次设置的栅电介质层、金属氧化物有源层和钙钛矿有源层，所述栅电介质层设置在所述栅电极上，所述栅电介质层为具有突触效应的碱金属掺杂高介电常数金属氧化物材料；

S4、在所述功能层上制备源电极和漏电极。

进一步地，步骤S3具体包括：

对所述栅电极进行亲水处理后，制备锂掺杂的氧化铝前驱体溶液并将其滴加旋涂在所述衬底和栅电极上，加热退火后得到锂掺杂氧化铝薄膜；

将金属氧化物前驱体溶液滴加旋涂在栅电介质层上，加热退火后得到金属氧化物有源层；

将钙钛矿前驱体溶液滴加旋涂在金属氧化物有源层上，加热退火后得到钙钛矿有源层。