CN106992192B - 一种光电处理器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光电处理器，包括顶电极、介质层与底电极，其中介质层与底电极、顶电极中的至少一个电极构成肖特基结，具有光致电阻转变效应与电致电阻转变效应。该光电处理器能够同时处理光信号与电信号，工作状态时，将光信号、电信号作为两个独立的输入信号施加在该光电处理器，其电阻为输出信号。调节输入信号，该光电处理器可实现逻辑“或门”，逻辑“与门”处理功能，可应用于逻辑存储、逻辑处理、可重构逻辑处理、非易失性存储、光电混合逻辑处理等诸多领域。
Description
技术领域
本发明涉及光电信息存储与处理技术领域，特别是涉及一种光电处理器。
背景技术
可编程逻辑器件因其灵活的功能性在功能化信息处理模块与可编程处理器中发挥重要作用。然而，目前的可编程逻辑器件结构比较复杂，而且逻辑门本身的结构框架是固定不变的，因此是通过改变逻辑门阵列的连接方式实现可编程特性。
基于半导体材料的忆阻器对光信号有明显的响应行为，故允许光和电两种信号对单一器件的电阻进行调控，可用于光互联系统中光信号的探测，处理与存储。为了进一步提高逻辑器件本身的可编程能力，本专利提出了“逻辑存储器”的概念，在单个光触发的忆阻器中，通过电和光共同对电阻状态的调控，实现了非易失的逻辑输出以及非易失的逻辑操作关系转换(“与门”-“或门”相互转换)，有望将可编程的信息处理器件与存储器集成，进而提高运算存储效率。同时，这种用可逆的逻辑关系作为二进制信息存储，有望用于高度程式化的复杂运算，可重复编程的信息处理与存储器件，以及集成光子学领域。
发明内容
本发明的技术目的是提供一种光电处理器，能够同时处理光信号与电信号，亦可实现逻辑“或门”、逻辑“与门”处理与存储。
为了实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：一种光电处理器，包括底电极、顶电极以及位于底电极与顶电极之间的介质层；
底电极、顶电极中至少一个电极是透明的；
底电极、顶电极中至少一个电极与介质层的界面接触为肖特基接触，即，底电极与介质层的界面接触为肖特基接触；或者，顶电极与介质层的界面接触为肖特基接触；或者，底电极与介质层的界面接触为肖特基接触，并且顶电极与介质层的界面接触为肖特基接触；
所述光电处理器具有光致电阻转变效应，即，光通过透明电极(底电极和/或顶电极)照射到所述光电处理器时，所述光电处理器的电阻发生变化，从高阻态转变为低阻态；
所述光电处理器具有电致电阻转变效应，即，在顶电极与底电极两端施加正向电信号，所述光电处理器的电阻发生变化，施加反向电信号可以使其电阻恢复至初始状态。
所述光电处理器对光信号、电信号具有如下相应：
设不输入光信号(即，没有光通过透明电极照射到所述光电处理器)、不输入电信号(即，所述光电处理器的底电极与顶电极之间不施加电信号)的状态为初始状态，所述光电处理器在初始状态下的电阻为初始高电阻。
在初始状态下，利用预备光信号对所述光电处理器进行光刺激，即，预备光信号通过透明电极照射所述光电处理器，所述光电处理器的电阻降低，从初始高电阻降低至光刺激低电阻，所述光电处理器处于光刺激状态。
(一)光致电阻转变效应
初始状态下，对所述光电处理器依次输入光信号、撤销光信号、输入电信号
(1)当输入光信号时，该光电处理器电阻降低，从初始高电阻降低至第一低电阻；
(2)撤销光信号后，所述光电处理器电阻保持在第一低电阻，即该电阻状态转变为非易失性转变；
(3)对所述光电处理器输入反向电信号，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻。
即，在初始状态下，对所述光电处理器依次输入光信号、撤销光信号、输入反向电信号时，所述光电处理器的电阻变化过程为：初始高电阻、第一低电阻、初始高电阻。
在光刺激状态下，对所述光电处理器输入光信号，该光电处理器电阻降低，从光刺激低电阻降低至第二低电阻，并且所述第二低电阻小于第一低电阻。即，光刺激可以调控该光致电阻转变效应。
(二)电致电阻转变效应
在初始状态下，对所述光电处理器依次输入正向电信号、反向电信号
(1)当输入正向电信号时，该光电处理器电阻降低，从初始高电阻降低至第三低电阻；
(2)当输入反向电信号时，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻；
即，在初始状态下，对所述光电处理器依次输入正向电信号、反向电信号时，所述器的电阻变化过程为：初始高电阻、第三低电阻、初始高电阻。
在光刺激状态下，对所述光电处理器输入正向电信号，该光电处理器电阻降低，从光刺激低电阻降低至第四低电阻，所述第四低电阻小于第三低电阻。即，光刺激可以调控该电致电阻转变效应。
因此，将光信号作为一个独立的输入信号施加在所述光电处理器(即，在光信号输入端，光照射所述器时记录为逻辑输入“1”，无光照射所述器时记录为逻辑输入“0”)，将电信号作为另一个独立的输入信号施加在所述器(即，在电信号输入端，当顶电极与底电极两端施加电信号时记录为逻辑输入“1”，顶电极与底电极两端不施加电信号时记录为逻辑输入“0”)，所述光电处理器的逻辑输出如下：
(一)逻辑“与门”处理器
当所述光电处理器的电阻值小于第一低电阻并且小于第三低电阻时记录为逻辑“1”，反之记录为逻辑“0”；
在初始状态下，所述光电处理器对输入信号的相应如下：
(1)不输入光信号(记录为逻辑输入为“0”)，不输入电信号(记录为逻辑输入为“0”)，所述光电处理器电阻为初始高电阻(记录为逻辑输出“0”)；
(2)输入光信号(记录为逻辑输入为“1”)，不输入电信号(记录为逻辑输入为“0”)，所述光电处理器电阻为第一低电阻(记录为逻辑输出“0”)；
(3)不输入光信号(记录为逻辑输入为“0”)，输入正向电信号(记录为逻辑输入为“1”)，所述光电处理器电阻为第三低电阻(记录为逻辑输出“0”)；
(4)输入光信号(记录为逻辑输入为“1”)，输入正向电信号(记录为逻辑输入为“1”)，可视该输入光信号为预备光信号，所述光电处理器电阻小于第一电阻，并且小于第三低电阻(记录为逻辑输出“1”)；
即，所述光电处理器可作为逻辑“与门”处理与存储器。
(二)逻辑“或门”处理器
当所述光电处理器的电阻值小于光刺激低电阻时记录为逻辑“1”，反之记录为逻辑“0”；
在光刺激状态下，所述光电处理器对输入信号的相应如下：
(1)不输入光信号(记录为逻辑输入为“0”)，不输入电信号(记录为逻辑输入为“0”)，所述光电处理器电阻为光刺激低电阻(记录为逻辑输出“0”)；
(2)输入光信号(记录为逻辑输入为“1”)，不输入电信号(记录为逻辑输入为“0”)，所述光电处理器电阻为第二低电阻(记录为逻辑输出“1”)；
(3)不输入光信号(记录为逻辑输入为“0”)，输入正向电信号(记录为逻辑输入为“1”)，所述光电处理器电阻为第四低电阻(记录为逻辑输出“1”)；
(4)输入光信号(记录为逻辑输入为“1”)，输入正向电信号(记录为逻辑输入为“1”)，所述光电处理器电阻小于第二电阻，并且小于第四低电阻(记录为逻辑输出“1”)；
即，所述光电处理器可作为逻辑“或门”处理与存储器。
作为一种优选的实现方式，调整预备光信号与输入的光信号，使光刺激低电阻与第一低电阻相等，调整输入的正向电信号，使第一低电阻与第三低电阻相等，这时在如下条件下：
对所述光电处理器施加光信号时记录为逻辑输入“1”，不施加光信号时记录为逻辑输入“0”；
对所述光电处理器施加电信号时记录为逻辑输入“1”，不施加电信号时记录为逻辑输入“0”；
所述光电处理器的电阻值小于第一低电阻时记录为逻辑输出“1”，反之记录为逻辑输出“0”，
所述光电处理器在初始状态下可作为逻辑“与门”处理与存储器，在光刺激状态下可作为逻辑“或门”处理与存储器。
所述顶电极和底电极材料可分别选自铝、银、镍、铁、铂、金、铜等金属，掺铌钛酸锶、镧锶锰氧、锶钌氧、铟锡氧化物、氟锡氧化物、铝锌氧化物等金属氧化物，以及石墨烯、碳纳米管等中的一种或两种以上的混合。透明电极可以选择ITO、FTO、AZO、碳纳米管和石墨烯薄膜等中的一种。
所述顶电极和底电极的形态不限，一般选择为薄膜状态，作为优选，薄膜厚度分别为15纳米到500纳米之间。
所述的顶电极和底电极可以是柔性电极，例如Ti、Al、Cu、碳纳米管、银纳米线、石墨烯薄膜等柔性电极。
所述介质层与顶电极和/或底电极构成肖特基接触，其材料不限，可选自氧化锌、氧化铪、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化铝等中的一种或两种以上的混合材料。
所述介质层厚度优选为1纳米到500纳米之间。
所述光电处理器还包括衬底，所述底电极位于衬底上，介质层位于底电极上，顶电极位于介质层上。
所述衬底可以为透明衬底，例如可以选自蓝宝石、PES、PDMS、PET等中的一种或两种以上的混合材料；也可以为柔性衬底，从而得到柔性的光电信息转换元件，柔性衬底可以选择PET、PDMS、PES等中的一种或两种以上的混合材料；也可是为柔性透明衬底，从而使光电信息转换元件兼具有柔性和透明的特性。
综上所述，本发明的光电处理器具有如下有益效果：
1、本发明的光电处理器包括顶电极、介质层与底电极，其中介质层与底电极、顶电极中的至少一个电极构成肖特基结，利用肖特基结的结构特征，当对光电处理器依次进行施加光信号和电信号时，具有如下转变效应：
(1)由于电极的功函数大于介质层材料的功函数，从而在界面处形成势垒；当光照射到该光电处理器时，结区内缺陷处俘获的电子被激发，留下带正电的空位，增加了能级弯曲程度，从而使界面处势垒变薄，电子更容易穿过势垒，电阻减小。
(2)当撤掉光照射之后，空穴不会主动从缺陷处迁出，所以该电导增加具有可持续性，即该光电处理器的光电转换效应具有可持续性。
(3)当对该元件施加正向电信号时，电子同样可以被迁出到电极，留下带正电的空位，与光调控电阻的情况类似，从而减小电阻。
(4)当对该光电处理器施加反向电信号时，电子被注入到界面带正电空位处，使肖特基结界面处能带弯曲程度降低，宽度增加，势垒恢复到初始状态，同时光电处理器电流减小，电阻增大。
因此，本发明的光电处理器一方面能够利用光生载流子对介质层与电极界面处肖特基结特性进行调控，从而持续改变电阻；另一方面，通过施加一定的电信号也可以改变其电阻，同时施加反向电信号又能通过电子注入恢复界面处势垒宽度，从而使元件电阻恢复到初始状态。即，光信号和电信号都可改变该处理器的电阻状态，故将光信号和电信号作为连个独立的输入信号，电阻作为输出信号，可实现光电信号的存储与处理。
2、通过控制该光电处理器的工作状态可以得到逻辑“或门”处理器与逻辑“与门”处理器。
即，当对所述光电处理器施加光信号时记录为逻辑输入“1”，不施加光信号时记录为逻辑输入“0”，对所述光电处理器施加电信号时记录为逻辑输入“1”，不施加电信号时记录为逻辑输入“0”时；
那么：
(a)当所述光电处理器的电阻值小于第一低电阻并且小于第三低电阻时记录为逻辑 “1”，反之记录为逻辑“0”时；在初始状态下，所述光电处理器能实现逻辑“与门”处理，可以构成逻辑“与门”处理与存储器。
(b)当所述光电处理器的电阻值小于光刺激低电阻时记录为逻辑“1”，反之记录为逻辑“0”时；在光刺激状态下，所述光电处理器实现逻辑“或门”处理，可以构成逻辑“或门”处理与存储器。
(c)当调整预备光信号、输入的光信号以及正向电信号，使光刺激低电阻、第一低电阻与第三低电阻相等时，所述光电处理器在初始状态下能够实现逻辑“与门”处理与存储，可以构成逻辑“与门”处理与存储器，并且在光刺激状态下能够实现逻辑“或门”处理与存储，可以构成逻辑“或门”处理与存储器。
3、由于所述光电处理器的光致电阻转变效应中，对所述光电处理器输入电信号，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻；所述光电处理器的电致电阻转变效应中，当输入反向电信号时，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻；因此，在光信号输入端，对所述光电处理器输入电信号，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻，这时逻辑门可重新配置；在电信号输入端，对所述光电处理器输入反向电信号，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻。即，本发明的光电处理器属于可重构器件，当实现逻辑“或门”与逻辑“与门”处理时，亦可称为可重构逻辑处理器。
4、该可重构逻辑处理器的输入信号为光电混合信号，输出信号为电信号，可用于光电信号的混合处理；并且，能够在单一器件上实现两个逻辑门操作，增加了硬件的功能性，有利于增加有效集成度。
5、本发明的光电处理器用途广泛，可应用于逻辑存储、逻辑处理、可重构逻辑处理、非易失性存储、光电混合逻辑处理等诸多领域。
附图说明
图1是本发明实施例1的光电信处理器的结构示意图；
图2是本发明实施例1的光电处理器的电致电阻转变的电流-电压曲线；
图3是本发明实施例1的光电处理器的电场可擦除持续光电导曲线；
图4(a)是本发明实施例1的光电处理器在正向扫描电压下的电致电阻转变受光照调控的电流-电压曲线，其中纵坐标为线性坐标；
图4(b)是本发明实施例1的光电处理器在正向扫描电压下的电致电阻转变受光照调控的电流-电压曲线，其中纵坐标为对数坐标；
图5是本发明实施例1的光电处理器在光电脉冲信号下的电阻转变行为曲线；
图6(a)是本发明实施例1的光电处理器的工作方式示意图；
图6(b)是本发明实施例1的光电处理器的逻辑输出值；
图6(c)是本发明实施例1的光电处理器的真值表；
图7(a)是本发明实施例1的光电处理器的擦除信号输入示意图；
图7(b)是本发明实施例1的光电处理器加入擦除信号的输出结果和真值表；
图7(c)是本发明实施例1的光电处理器的循环特性图；
图7(d)是本发明实施例1的光电处理器的时间保持特性图。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨 在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1：
本实施例中，光电处理器的结构如图1所示，包括衬底，底电极，介质层以及顶电极。底电极位于衬底上，介质层位于底电极与顶电极之间。
本实施例中，衬底采用Si衬底；底电极采用金属铝；介质层采用氧化铈薄膜，厚度优选20-30nm；顶电极采用ITO薄膜，其厚度为100nm。
本实施例中，采用镀膜的方法制备该光电处理器，包括如下步骤：
(1)将Si衬底分别用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗10分钟，取出后用氮气吹干，然后放入电子束蒸发系统真空腔体中，利用电子束蒸发系统在Si衬底表面沉积一层金属铝作为底电极；
(2)将表面沉积金属铝底电极的Si衬底放入磁控溅射真空腔体中，在氩氧比为2:1，气压为1Pa的气氛中，以氧化铈为靶材，用溅射的方法沉积一层厚度约为20nm-30nm的氧化铈薄膜，溅射功率为60W；
(3)在长好氧化铈薄膜的表面利用脉冲激光沉积系统沉积一层直径为100um的ITO顶电极。
利用Keithley 4200半导体参数测量仪对该光电处理器的光电转换性质进行如下(一)、(二)和(三)表征，利用卤素灯作为光学刺激和信号光源：
(一)对该光电处理器依次进行阻变、光电导、光调控阻变和光电共同对电阻调控测试，结果如图2、3、4和5所示.。
从图2看出：通过扫描电压测试，该光电处理器的正向电流小于负向电流，具有明显的整流特性，呈现非对称的阻变I-V曲线。
从图3看出：利用60pW/um2持续4s的白光脉冲作为光信号，该光电处理器具有可持续的光电导特性，并且该可持续的光电导可以被反向电压脉冲擦除。
从图4(a)、4(b)看出：图2所示的阻变特性可以被预备光脉冲刺激所调控，施加一个预备光脉冲之后，阻变曲线中的两个阻态的电流明显增加。
利用60pW/um2持续4s的白光脉冲作为光信号与预备光信号，正向电信号为持续4s的10伏电脉冲，反向电信号为持续0.1s的-2伏电脉冲。利用光信号、电信号共同对电阻调控，如图5所示，按照时间顺序，调控过程依次如下。
(0)在初始状态，即，没有光脉冲通过透明电极照射到光电处理器件，底电极与顶电极之间也不施加电脉冲时，该处理器的电阻为初始高电阻。
在初始状态下，对该光电处理器件依次输入光脉冲信号、输入反向电脉冲信号：
(1)当输入光脉冲信号时，该光电处理器电阻降低，从初始高电阻降低至第一低电阻；
(2)当输入反向电脉冲信号，该光电处理器电阻恢复至初始高电阻。
即，在初始状态下，对该光电处理器依次输入光信号、输入反向电信号时，该光电处 理器的电阻变化过程为：初始高电阻、第一低电阻、初始高电阻。
然后，在初始状态下，对该光电处理器依次输入正向电脉冲信号、反向电脉冲信号：
(3)当输入正向电脉冲信号时，该光电处理器的电阻降低，从初始高电阻降低至第三低电阻(此时，第三低电阻等于第一低电阻)；
(4)当输入反向电脉冲信号时，该光电处理器的电阻可恢复至初始高电阻；
即，在初始状态下，对该光电处理器依次输入正向电信号、反向电信号时，其电阻变化过程为：初始高电阻、第三低电阻(此时，第三低电阻等于第一低电阻)、初始高电阻。
接着，在初始状态下，对该光电处理器件依次输入预备光脉冲信号、光脉冲信号、反向电脉冲：
(5)利用预备光脉冲信号对该光电处理器进行光刺激，其电阻降低，从初始高电阻降低至光刺激低电阻(此时，光刺激低电阻等于第一低电阻)，该光电处理器处于光刺激状态；
(6)在光刺激状态下，对该光电处理器输入光脉冲信号，其电阻降低，从光刺激低电阻降低至第二低电阻，并且所述第二低电阻小于第一低电阻。即，光刺激可以调控该光致电阻转变效应；
(7)对该光电处理器输入反向电脉冲信号，其电阻恢复至初始高电阻。
继续，在初始状态下，对该光电处理器件依次输入预备光脉冲信号、正向电脉冲信号、反向电脉冲信号：
(8)利用预备光脉冲信号对该光电处理器进行光刺激，其电阻降低，从初始高电阻降低至光刺激低电阻(此时，光刺激低电阻等于第一低电阻)，该光电处理器处于光刺激状态。
(9)当输入正向电脉冲信号时，该光电处理器的电阻降低，从光刺激状态(第一低电阻)降低至第四低电阻(此时，该第四低电阻等于第二低电阻)，并且所述第四低电阻小于第一低电阻；
(10)当输入反向电脉冲信号时，该光电处理器的电阻可恢复至初始高电阻。
因此，将光脉冲信号作为一个独立的输入信号施加在该光电处理器，当对其施加光脉冲信号(即，脉冲光照射该光电处理器)时记录为逻辑输入“1”，对其不施加光脉冲信号(即，无脉冲光照射所述元件)时记录为逻辑输入“0”)；将电脉冲信号作为另一个独立的输入信号施加在该光电处理器，对其施加电脉冲信号(即，当顶电极与底电极两端施加电脉冲信号)时记录为逻辑输入“1”，对其不施加电脉冲信号(即，顶电极与底电极两端不施加电脉冲信号)时记录为逻辑输入“0”，该光电处理器的逻辑输出如下：
当该光电处理器的电阻值小于第一低电阻时记录为逻辑“1”，反之记录为逻辑“0”时；
(一)在初始状态下
所述元件对输入信号的响应如图6中的b与c所示：
(1)不输入光脉冲信号(记录为逻辑输入为“0”)，不输入电脉冲信号(记录为逻辑输入为“0”)，该光电处理器的电阻为初始高电阻(记录为逻辑输出“0”)；
(2)输入光脉冲信号(记录为逻辑输入为“1”)，不输入电脉冲信号(记录为逻辑输入为“0”)，该光电处理器的电阻为第一低电阻，(记录为逻辑输出“0”)；
(3)不输入光脉冲信号(记录为逻辑输入为“0”)，输入正向电脉冲信号(记录为逻辑输入为“1”)，该光电处理器的电阻为第三低电阻，并且第三低电阻等于第一低电阻(记录为逻辑输出“0”)；
(4)输入光脉冲信号(记录为逻辑输入为“1”)，输入正向电脉冲信号(记录为逻辑输入为“1”)，可视该输入光信号为预备光脉冲信号，该光电处理器的电阻小于第一电阻(记录为逻辑输出“1”)；
即，在初始状态下，如图6中的a所示，该光电处理器可作为逻辑“与门”处理与存储器。
(二)在光刺激状态下，
所述元件对输入信号的响应如图6中的b与c所示：
(1)不输入光脉冲信号(记录为逻辑输入为“0”)，不输入电脉冲信号(记录为逻辑输入为“0”)，该光电处理器的电阻为光刺激低电阻，并且光刺激低电阻等于第一低电阻(记录为逻辑输出“0”)；
(2)输入光脉冲信号(记录为逻辑输入为“1”)，不输入电脉冲信号(记录为逻辑输入为“0”)，该光电处理器的电阻为第二低电阻(记录为逻辑输出“1”)；
(3)不输入光脉冲信号(记录为逻辑输入为“0”)，输入正向电脉冲信号(记录为逻辑输入为“1”)，该光电处理器的电阻为第四低电阻，并且第四低电阻等于第二低电阻(记录为逻辑输出“1”)；
(4)输入光脉冲信号(记录为逻辑输入为“1”)，输入正向电脉冲信号(记录为逻辑输入为“1”)，该光电处理器的电阻小于第四电阻(记录为逻辑输出“1”)；
即，在光刺激状态下，如图6中的a所示，该光电处理器可作为逻辑“或门”处理与存储。
在光信号输入端，对该光电处理器输入反向电脉冲信号，其电阻可恢复至初始高电阻；在电信号输入端，对该光电处理器输入反向电脉冲信号，其电阻可恢复至初始高电阻。即，该光电处理器属于可重构器件，当实现逻辑“或门”与逻辑“与门”处理时，亦可称为可重构逻辑处理器。
另外，该逻辑处理器的电阻是非易失的，所以当完成一次逻辑操作之后需要对该器件进行擦除的操作。故选择反向电脉冲信号作为擦除信号，无论处理器处于什么状态，只要擦除信号存在，器件会被重置到初始逻辑“0”状态。因此，该逻辑处理器也可作为一个复杂的逻辑器件，其实现的逻辑功能和真值表如图7a和7b所示。
对(三)逻辑存储器的性能表征
可循环和可保持是逻辑或存储器件的基本特征。本发明提出的
上述可重构逻辑处理器的循环特性和保持特性如图7c、和7d所示，可以看出该可重 构逻辑处理器具有稳定的循环特性和保持特性。
实施例2：
本实施例中，光电信息转换元件的结构与实施例1中的结构基本相同，所不同的是采用氧化锌薄膜和掺铌钛酸锶电极形成的肖特基结代替实施例1中的氧化铈薄膜和铝构成的肖特基结。
本实施例中，该光电信息转换元件的制备方法与实施例1中的制备方法基本相同，所不同的是在步骤(2)中，在掺铌钛酸锶衬底上溅射沉积氧化锌薄膜。
利用Keithley 4200半导体参数测量仪对该光电信息转换元件的光电转换性质进行表征，表征方法与实施例1中的表征方法相同。结果表明该元件具有阻变特性和持续光电导特性，即光照可改变元件阻变行为，并且可利用反向电压将电阻恢复至初始态。
类似实施例1中所述，利用该元件可构成非易失性的可重构逻辑器件用于逻辑存储器实现可编程计算。
上述实施例对本发明技术方案进行了系统详细的说明，应理解的是上所述实例仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明。凡在本发明原则范围内所做的任何修改、补充或等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.利用光电处理器实现逻辑“与门”处理与存储器的方法，其特征是：所述光电处理器具有如下结构：
所述结构包括底电极、顶电极以及位于底电极与顶电极之间的介质层；
底电极、顶电极中至少一个电极是透明的；
底电极、顶电极中至少一个电极与介质层的界面接触为肖特基接触；
所述结构具有光致电阻转变效应；
所述结构具有电致电阻转变效应；
设不输入光信号、不输入电信号的状态为初始状态，所述光电处理器在初始状态下的电阻为初始高电阻；
所述光致电阻转变效应如下：
在初始状态下，对所述光电处理器依次输入光信号、撤销光信号、输入电信号，变化如下：
(1)当输入光信号时，该光电处理器电阻降低，从初始高电阻降低至第一低电阻；
(2)撤销光信号后，所述光电处理器电阻保持在第一低电阻，即电阻状态转变为非易失性转变；
(3)对所述光电处理器输入反向电信号，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻；
在光刺激状态下，对所述光电处理器输入光信号，该光电处理器电阻降低，从光刺激低电阻降低至第二低电阻，并且所述第二低电阻小于第一低电阻；
所述电致电阻转变效应如下：
在初始状态下，对所述光电处理器依次输入正向电信号、反向电信号，变化如下：
(1)当输入正向电信号时，该光电处理器电阻降低，从初始高电阻降低至第三低电阻；
(2)当输入反向电信号时，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻；
在光刺激状态下，对所述光电处理器输入正向电信号，该光电处理器电阻降低，从光刺激低电阻降低至第四低电阻，所述第四低电阻小于第三低电阻；
所述方法如下：
将光信号、电信号作为两个独立的输入端施加在所述光电处理器，所述光电处理器的电阻为输出信号；
在光信号输入端，对所述光电处理器施加光信号时记录为逻辑输入“1”，不施加光信号时记录为逻辑入“0”；
在电信号输入端，对所述光电处理器施加电信号时记录为逻辑输入“1”，对所述光电处理器不施加电信号时记录为逻辑输入“0”；
当所述光电处理器的电阻值小于第一低电阻并且小于第三低电阻时记录为逻辑“1”，反之记录为逻辑“0”；
在初始状态下，所述光电处理器是逻辑“与门”处理与存储器。
2.利用光电处理器实现逻辑“或门”处理与存储器的方法，其特征是：所述光电处理器具有如下结构：
所述结构包括底电极、顶电极以及位于底电极与顶电极之间的介质层；
底电极、顶电极中至少一个电极是透明的；
底电极、顶电极中至少一个电极与介质层的界面接触为肖特基接触；
所述结构具有光致电阻转变效应；
所述结构具有电致电阻转变效应；
设不输入光信号、不输入电信号的状态为初始状态，所述光电处理器在初始状态下的电阻为初始高电阻；
所述光致电阻转变效应如下：
在初始状态下，对所述光电处理器依次输入光信号、撤销光信号、输入电信号，变化如下：
(1)当输入光信号时，该光电处理器电阻降低，从初始高电阻降低至第一低电阻；
(2)撤销光信号后，所述光电处理器电阻保持在第一低电阻，即电阻状态转变为非易失性转变；
(3)对所述光电处理器输入反向电信号，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻；
在光刺激状态下，对所述光电处理器输入光信号，该光电处理器电阻降低，从光刺激低电阻降低至第二低电阻，并且所述第二低电阻小于第一低电阻；
所述电致电阻转变效应如下：
在初始状态下，对所述光电处理器依次输入正向电信号、反向电信号，变化如下：
(1)当输入正向电信号时，该光电处理器电阻降低，从初始高电阻降低至第三低电阻；
(2)当输入反向电信号时，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻；
在光刺激状态下，对所述光电处理器输入正向电信号，该光电处理器电阻降低，从光刺激低电阻降低至第四低电阻，所述第四低电阻小于第三低电阻；
所述方法如下：
将光信号、电信号作为两个独立的输入端施加在所述光电处理器，所述光电处理器的电阻为输出信号；
在初始状态下，利用预备光信号对所述光电处理器进行光刺激，所述光电处理器的电阻降低至光刺激低电阻，所述光电处理器处于光刺激状态；
在光信号输入端，对所述光电处理器施加光信号时记录为逻辑输入“1”，不施加光信号时记录为逻辑输入“0”；
在电光信号输入端，对所述光电处理器施加电信号时记录为逻辑输入“1”，不施加电信号时记录为逻辑输入“0”；
当所述光电处理器的电阻值小于光刺激低电阻时记录为逻辑“1”，反之记录为逻辑“0”；
在光刺激状态下，所述光电处理器是逻辑“或门”处理与存储器。
3.利用光电处理器实现逻辑“与门”或者逻辑“或门”处理与存储器的方法，其特征是：所述光电处理器具有如下结构：
所述结构包括底电极、顶电极以及位于底电极与顶电极之间的介质层；
底电极、顶电极中至少一个电极是透明的；
底电极、顶电极中至少一个电极与介质层的界面接触为肖特基接触；
所述结构具有光致电阻转变效应；
所述结构具有电致电阻转变效应；
设不输入光信号、不输入电信号的状态为初始状态，所述光电处理器在初始状态下的电阻为初始高电阻；
所述光致电阻转变效应如下：
在初始状态下，对所述光电处理器依次输入光信号、撤销光信号、输入电信号，变化如下：
(1)当输入光信号时，该光电处理器电阻降低，从初始高电阻降低至第一低电阻；
(2)撤销光信号后，所述光电处理器电阻保持在第一低电阻，即电阻状态转变为非易失性转变；
(3)对所述光电处理器输入反向电信号，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻；
在光刺激状态下，对所述光电处理器输入光信号，该光电处理器电阻降低，从光刺激低电阻降低至第二低电阻，并且所述第二低电阻小于第一低电阻；
所述电致电阻转变效应如下：
在初始状态下，对所述光电处理器依次输入正向电信号、反向电信号，变化如下：
(1)当输入正向电信号时，该光电处理器电阻降低，从初始高电阻降低至第三低电阻；
(2)当输入反向电信号时，该光电处理器电阻可恢复至初始高电阻；
在光刺激状态下，对所述光电处理器输入正向电信号，该光电处理器电阻降低，从光刺激低电阻降低至第四低电阻，所述第四低电阻小于第三低电阻；
所述方法如下：
将光信号、电信号作为两个独立的输入端施加在所述光电处理器，所述光电处理器的电阻为输出信号；
在初始状态下，利用预备光信号对所述光电处理器进行光刺激，所述光电处理器的电阻降低至光刺激低电阻，所述光电处理器处于光刺激状态；
调整预备光信号、输入的光信号与正向电信号，使光刺激低电阻、第三低电阻、第一低电阻相等；
在光信号输入端，对所述光电处理器施加光信号时记录为逻辑输入“1”，不施加光信号时记录为逻辑入“0”；
在电信号输入端，对所述光电处理器施加电信号时记录为逻辑输入“1”，对所述光电处理器不施加电信号时记录为逻辑输入“0”；
当所述光电处理器的电阻值小于第一低电阻时记录为逻辑“1”，反之记录为逻辑“0”；
在初始状态下，所述光电处理器是逻辑“与门”处理与存储器；
在光刺激状态下，所述光电处理器是逻辑“或门”处理与存储器。
4.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征是：所述顶电极和底电极材料分别选自金属、金属氧化物、石墨烯、碳纳米管中的一种或两种以上的混合。
5.如权利要求4所述的方法，其特征是：所述顶电极和底电极材料分别选自铝、银、镍、铁、铂、金、铜、掺铌钛酸锶、镧锶锰氧、锶钌氧、铟锡氧化物、氟锡氧化物、铝锌氧化物、石墨烯、碳纳米管中的一种或者两种以上的混合材料。
6.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征是：所述介质层选自氧化锌、氧化铪、氧化硅、氧化钛、氧化铈、氧化铝中的一种或两种以上的混合材料。
7.如权利要求1、2或3所述的方法，其特征是：所述光电处理器还包括衬底，所述底电极位于衬底上，介质层位于底电极上，顶电极位于介质层上。
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