CN114141884A - 可重构肖特基二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可重构肖特基二极管，包括栅电极层、栅介质层、沟道层、源电极和漏电极，所述栅介质层设置于所述栅电极层的一面，所述沟道层设置于所述栅介质层背向所述栅电极层的一面，且为双极性半导体，栅极电压能够控制沟道层在P型和N型之间连续变化，所述源电极设置于所述沟道层背向所述栅介质层的一面，且与所述沟道层之间为肖特基接触，所述漏电极设置于所述沟道层背向所述栅介质层的一面，且与所述沟道层之间为欧姆接触，进而使得栅极电压能够控制沟道层表现出金属P型半导体肖特基二极管的整流特性和金属N型半导体肖特基二极管的整流特性，实现了所述可重构肖特基二极管的可重构性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种可重构肖特基二极管。
背景技术
机器视觉，简单来说，就是用机器模拟人眼系统，进行光信号的获取、处理和判断。在传统的机器视觉系统中，目标对象由图像传感器获取转变成数字信号，经由网络传递给处理器，通过机器学习算法对信号进行判断，再把决定传递给终端系统。物联网时代，随着数据获取和处理的日益增多，正在对信息传输能力、信息处理速度和能耗造成巨大压力。基于这个原因，发展具有边缘计算能力的新型智能图像传感器，在图像传感器终端进行光学信号的预处理，可以大大减少信息传输压力，增强信息处理速度和降低能耗，对该领域的进一步发展具有重要意义。
发展新型智能图像传感器的核心任务之一是发展具有感/算功能一体的新型低功耗光电探测器件。作为一种重要的半导体器件，肖特基二极管由金属和半导体接触组成，二者之间能够形成肖特基势垒，具有内建电势，当光信号作用在肖特基二极管上的时候，内建电势可以把半导体中产生的光生载流子分离，具有光伏效应，从而可以作为低功耗光电探测器使用。但传统的肖特基二极管不具有可重构性，其光电探测能力，如光电探测响应率无法调制，这限制了它们在机器视觉系统，如神经网络图像传感器中的应用。
因此，有必要提供一种新型的可重构肖特基二极管以解决现有技术中存在的上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可重构肖特基二极管，实现了肖特基二极管的可重构性。
为实现上述目的，本发明的所述可重构肖特基二极管，包括：
栅电极层；
栅介质层，设置于所述栅电极层的一面；
沟道层，为双极性半导体，设置于所述栅介质层背向所述栅电极层的一面；
源电极，设置于所述沟道层背向所述栅介质层的一面，且与所述沟道层之间为肖特基接触；以及
漏电极，设置于所述沟道层背向所述栅介质层的一面，且与所述沟道层之间为欧姆接触。
所述可重构肖特基二极管的有益效果在于：沟道层为双极性半导体，栅极电压能够控制沟道层在P型和N型之间连续变化，源电极与所述沟道层之间为肖特基接触，漏电极与所述沟道层之间为欧姆接触，进而使得栅极电压能够控制沟道层表现出金属P型半导体肖特基二极管的整流特性和金属N型半导体肖特基二极管的整流特性，实现了所述可重构肖特基二极管的可重构性。
可选地，所述栅电极层的材料为掺杂导电材料。
可选地，所述栅电极层的材料为掺杂P型硅。
可选地，所述栅介质层的材料为硅氧化物、铪氧化物、铝氧化物中的任意一种。
可选地，所述硅氧化物为二氧化硅，所述铪氧化物为二氧化铪，所述铝氧化物为氧化铝。
可选地，所述源电极的材料为导电材料。
可选地，所述源电极的材料为石墨烯。
可选地，所述漏电极的材料为金属导电材料。
可选地，所述漏电极的材料为铬。
可选地，所述沟道层的材料为二维晶体黑磷或二硒化钨。
附图说明
图1为本发明可重构肖特基二极管的结构示意图；
图2为本发明施加负栅极电压时源漏极电压与漏电流的曲线图；
图3为本发明施加正栅极电压时源漏极电压与漏电流的曲线图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
针对现有技术存在的问题，本发明的实施例提供了一种可重构肖特基二极管。参照图1，所述可重构肖特基二极管100包括栅电极层101、栅介质层102、沟道层103、源电极104和漏电极105，所述栅介质层102设置于所述栅电极层101的一面，所述沟道层103设置于所述栅介质层102背向所述栅电极层101的一面，且为双极性半导体，所述源电极104设置于所述沟道层103背向所述栅介质层102的一面，且与所述沟道层103之间为肖特基接触，所述漏电极105设置于所述沟道层103背向所述栅介质层102的一面，且与所述沟道层103之间为欧姆接触。
其中，所述沟道层为双极性半导体，栅极电压能够控制沟道层在P型和N型之间连续变化，源电极与所述沟道层之间为肖特基接触，漏电极与所述沟道层之间为欧姆接触，进而使得栅极电压能够控制沟道层表现出金属P型半导体肖特基二极管的整流特性和金属N型半导体肖特基二极管的整流特性，实现了所述可重构肖特基二极管的可重构性。所述沟道层为肖特基二极管，在作为光电探测器时，相比PN结二极管具有更快的光响应速度，由于所述沟道层可以在金属P型二极管和金属N型二极管之间连续调制，在作为光电探测器时，光电响应率可以从负到正连续调制，且具有感算一体的功能，在作为光电神经突触时，能够有利于栅极控制权重，即光电响应率。
一些实施例中，所述栅电极层的材料为导电材料。一些具体实施例中，所述栅电极层的材料为掺杂P型硅。
一些实施例中，所述栅介质层的材料为硅氧化物、铪氧化物、铝氧化物中的任意一种，所述栅介质层的厚度为275～325nm。例如，所述硅氧化物为二氧化硅，所述铪氧化物为二氧化铪，所述铝氧化物为氧化铝中。一些具体实施例中，所述栅介质层的材料为二氧化硅，所述栅介质层的厚度为300nm。
一些实施例中，所述源电极的材料为导电材料。一些具体实施例中，所述源电极的材料为石墨烯。
一些实施例中，所述漏电极的材料为金属导电材料。一些具体实施例中，所述漏电极的材料为铬。
一些具体实施例中，所述沟道层的材料为二维晶体黑磷或二硒化钨。
图2为本发明施加负栅极电压时源漏极电压与漏电流的曲线图，图3为本发明施加正栅极电压时源漏极电压与漏电流的曲线图。以所述重构肖特基二极管中的沟道层的材料为二硒化钨为例，参照图2，当栅极电压为-30V时，所述沟道层表现出金属P型半导体肖特基二极管的整流特性。参照图3，当栅极电压为+30V时，所述沟道层表现出金属N型半导体肖特基二极管的整流特性。因此，通过控制栅极电压，可以控制沟道层在金属P型和金属N型半导体肖特基二极管之间变化，本发明的可重构肖特基二极管实现了可重构性。
虽然在上文中详细说明了本发明的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本发明的范围和精神之内。而且，在此说明的本发明可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。
Claims (10)
1.一种可重构肖特基二极管，其特征在于，包括：
栅电极层；
栅介质层，设置于所述栅电极层的一面；
沟道层，为双极性半导体，设置于所述栅介质层背向所述栅电极层的一面；
源电极，设置于所述沟道层背向所述栅介质层的一面，且与所述沟道层之间为肖特基接触；以及
漏电极，设置于所述沟道层背向所述栅介质层的一面，且与所述沟道层之间为欧姆接触。
2.根据权利要求1所述的可重构肖特基二极管，其特征在于，所述栅电极层的材料为掺杂导电材料。
3.根据权利要求2所述的可重构肖特基二极管，其特征在于，所述栅电极层的材料为掺杂P型硅。
4.根据权利要求1所述的可重构肖特基二极管，其特征在于，所述栅介质层的材料为硅氧化物、铪氧化物、铝氧化物中的任意一种。
5.根据权利要求4所述的可重构肖特基二极管，其特征在于，所述硅氧化物为二氧化硅，所述铪氧化物为二氧化铪，所述铝氧化物为氧化铝。
6.根据权利要求1所述的可重构肖特基二极管，其特征在于，所述源电极的材料为导电材料。
7.根据权利要求6所述的可重构肖特基二极管，其特征在于，所述源电极的材料为石墨烯。
8.根据权利要求1所述的可重构肖特基二极管，其特征在于，所述漏电极的材料为金属导电材料。
9.根据权利要求8所述的可重构肖特基二极管，其特征在于，所述漏电极的材料为铬。
10.根据权利要求1所述的可重构肖特基二极管，其特征在于，所述沟道层的材料为二维晶体黑磷或二硒化钨。
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