CN117062450A - 光电人工突触器件和光电人工突触器件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了光电人工突触器件和光电人工突触器件的制备方法，光电人工突触器件包括晶体管单元和感光单元，感光单元为钙钛矿感光层；晶体管单元中的栅电极处集成了感光单元；感光单元用于感应不同强度环境光，将环境光转化为晶体管单元中栅电极负偏压，提高沟道电流产生的阈值，实现晶体管在光照下对输入激光的响应区分度。本发明还提出了光电人工突触器件的制备方法，通过该制备方法形成光电人工突触器件。本发明利用突触晶体管与钙钛矿感光层的组合实现了对于环境光噪声的抗干扰作用，提升了对于输入激光信号的区分功能，有利于对于生物视觉神经系统的模拟，适用于光电神经网络系统的搭建。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件技术领域，特别涉及光电人工突触器件和光电人工突触器件的制备方法。
背景技术
冯·诺依曼结构也称普林斯顿结构,是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，因此程序指令和数据的宽度相同。人脑通过高度并行化的神经元相互作用实现认知，学习和记忆任务，可以进行高速运算，具有存储计算合一、超低功耗、自我学习、对未来事件做出预测等特点。
传统的冯·诺依曼架构很难模仿这个过程，额外需要事件驱动、自适应、并行/卷积计算和多模态塑化等的复杂功能模块。模拟大脑功能的神经形态计算是解决“冯·诺依曼瓶颈”的关键之一。人工突触器件克服了现有冯诺依曼计算方法功耗过大的局限。实现使用大脑信息传输方法的半导体器件需要一种能表达各种突触连接强度的高性能模拟人工突触装置。当神经元产生尖峰信号时，这种方法使用神经元之间传输的信号。类脑神经网络通常由各种人工突触器件，例如忆阻器和晶体管组成，通过更新突触权重来进行信息传输和处理。现有技术中公开的光电人工突触器件无法实现对于环境光噪声的抗干扰作用。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了光电人工突触器件和光电人工突触器件的制备方法，利用突触晶体管与钙钛矿感光层的组合实现了对于环境光噪声的抗干扰作用，提升了对于输入激光信号的区分功能，有利于对于生物视觉神经系统的模拟，适用于光电神经网络系统的搭建。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
光电人工突触器件，包括晶体管单元和感光单元；
所述晶体管单元中的栅电极106处集成了感光单元；
所述感光单元用于感应不同强度环境光，将环境光转化为晶体管单元中栅电极106负偏压，提高沟道电流产生的阈值，实现晶体管在光照下对输入激光的响应区分度。
进一步的，所述感光单元为FAPbI3钙钛矿感光层103。
进一步的，所述晶体管单元包括底电极101、空穴传输层102、电子传输层104、钝化层105、栅电极106、绝缘层107、电荷俘获层108、隧穿层109、沟道层110、漏电极111和源电极112。
进一步的，所述FAPbI3钙钛矿感光层103位于空穴传输层102和电子传输层104中间；所述空穴传输层102位于FAPbI3钙钛矿感光层103下面；所述电子传输层104位于FAPbI3钙钛矿感光层103上面。
进一步的，所述空穴传输层102的下面为底电极101。
进一步的，所述电子传输层104的上面为钝化层105；所述钝化层105的上面依次为栅电极106、绝缘层107、电荷俘获层108、隧穿层109和沟道层110。
进一步的，所述钝化层105是透明的。
进一步的，所述沟道层110的上方设置漏电极111和源电极112；
所述漏电极111和源电极112在制备前先通过掩模版在钝化层105表面刻蚀出孔洞，以便与沟道层110接触。
进一步的，施加在沟道层110的RGB可见入射激光以及栅电极106施加的负电压信号作为前突触电压对晶体管沟道电导进行调制。
本发明还提出了光电人工突触器件的制备方法，所述制备方法用于形成所述的光电人工突触器件，所述制备方法包括：
所述漏电极111和源电极112在制备前先通过掩模版在钝化层105表面刻蚀出孔洞，以便与沟道层110接触；
所述底电极101采用热蒸发制备；所述空穴传输层102、FAPbI3钙钛矿感光层103电子传输层104、钝化层105和电荷俘获层108均采用旋涂溶液法制备；所述栅电极106采用磁控溅射法制备；所述绝缘层107和隧穿层109采用原子层沉积法制备；所述沟道层110采用化学气相沉积法制备；所述漏电极111和源电极112均采用电子束蒸发制备。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明提出了光电人工突触器件和光电人工突触器件的制备方法，光电人工突触器件包括晶体管单元和感光单元；晶体管单元中的栅电极处集成了感光单元；感光单元用于感应不同强度环境光，将环境光转化为晶体管单元中栅电极负偏压，提高沟道电流产生的阈值，实现晶体管在光照下对输入激光的响应区分度。本发明还提出了光电人工突触器件的制备方法，漏电极和源电极在制备前先通过掩模版在钝化层表面刻蚀出孔洞，以便与沟道层接触；底电极采用热蒸发制备；空穴传输层、FAPbI3钙钛矿感光层电子传输层、钝化层105和电荷俘获层均采用旋涂溶液法制备；栅电极采用磁控溅射法制备；绝缘层和隧穿层采用原子层沉积法制备；沟道层采用化学气相沉积法制备；所述漏电极和源电极均采用电子束蒸发制备。本发明利用突触晶体管与钙钛矿感光层的组合实现了对于环境光噪声的抗干扰作用，提升了对于输入激光信号的区分功能，有利于对于生物视觉神经系统的模拟，适用于光电神经网络系统的搭建。
本发明在突触晶体管栅电极处继承钙钛矿光伏感应结构，可实现对于环境光的探测，对晶体管生成偏压，自适应调节晶体管沟道开启阈值，提升器件在强光下对输入激光的响应区分度。
附图说明
图1为本发明实施例1提出的光电人工突触器件结构侧视图；
图2为本发明实施例1提出的光电人工突触器件结构俯视图；
图3位本发明实施例2提出的光电人工突触器件的制备方法流程图；
图例说明：101-底电极、102-空穴传输层、103-FAPbI3钙钛矿感光层、104-电子传输层、105-钝化层、106-栅电极、107-绝缘层、108-电荷俘获层、109-隧穿层、110-沟道层、111-漏电极和112-源电极。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。
除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。
在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。
当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上“、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。
本文使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。
实施例1
本发明实施例1提出的光电人工突触器件，用于解决现有技术的“冯诺依曼架构”计算机的“存储墙”“功耗墙”等问题。
本发明设计了一种新型人工突触器件，可实现光输入存算一体功能。为实现在工作中对环境光噪声的抗干扰功能，本发明在突触晶体管栅电极处继承钙钛矿光伏感应结构，可实现对于环境光的探测，对晶体管生成偏压，自适应调节晶体管沟道开启阈值，提升器件在强光下对输入激光的响应区分度。
施加在沟道的RGB可见入射激光以及栅电极施加的负电压信号作为Vpre信号对晶体管沟道电导进行调制。其中，Vpre(presynaptic voltage)：前突触电压。晶体管的沟道电导作为突触权重以漏电极/源电极电流的形式进行输出。在晶体管的栅电极背部继承钙钛矿太阳能电池，根据环境光强度向栅电极提供偏压，环境光强度越大，偏压越负，使得对入分度更加明显，从而实现抗噪的功能。
光电人工突触器件，包括晶体管单元和感光单元；
所述晶体管单元中的栅电极106处集成了感光单元；
所述感光单元用于感应不同强度环境光，将环境光转化为晶体管单元中栅电极106负偏压，提高沟道电流产生的阈值，实现晶体管在光照下对输入激光的响应区分度。
图1为本发明实施例1提出的光电人工突触器件结构侧视图；感光单元为FAPbI3钙钛矿感光层103。晶体管单元包括底电极101、空穴传输层102、电子传输层104、钝化层105、栅电极106、绝缘层107、电荷俘获层108、隧穿层109、沟道层110、漏电极111和源电极112。
其中底电极101为Ag底电极101；空穴传输层102为MoO3/spiro-OMeTAD叠式空穴传输层102；电子传输层104为SnO2电子传输层104；钝化层105为PMMA钝化层105，钝化层105为透明的；栅电极106为ITO晶体管G电极106；绝缘层107为Al2O3绝缘层107；电荷俘获层108为Ag NP电荷俘获层108；穿层109为Al2O3隧穿层109；沟道层110为MoS2的N型沟道层110；漏电极111为石墨烯D电极111和源电极112为石墨烯S电极112。
其中，MoS2(Molybdenum Disulfide)：
二硫化钼；Al2O3(Aluminum Oxide)：三氧化二铝；
Ag(Argentum)银；
AgNP(Argentum nanoparticles)银纳米颗粒；
ITO(InSnO)氧化铟锡；
PMMA(polymethyl methacrylate)聚甲基丙烯酸甲酯；
SnO2(Tin Dioxide)二氧化锡；
FAPbI3(Formamidinium Iodide)甲脒三碘化铅；
spiro-OMeTAD
(2,2',7,7'-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenyl-amine)-9,9'-spirobifluorene)2,2,7,7-四[N,N-二(4-甲氧基苯基)氨基]-9,9-螺二芴；
MoO3(Molybdenum trioxide)三氧化钼。
钙钛矿材料吸收环境光产生光生载流子，经由电子传输层在晶体管的栅电极处施加负偏压，提高晶体管N型沟道开启阈值，提升对于沟道输入激光不同强度的区分度。
图2为本发明实施例1提出的光电人工突触器件结构俯视图；
FAPbI3钙钛矿感光层103位于空穴传输层102和电子传输层104中间；所述空穴传输层102位于FAPbI3钙钛矿感光层103下面；所述电子传输层104位于FAPbI3钙钛矿感光层103上面。
空穴传输层102的下面为底电极101。
电子传输层104的上面为钝化层105；所述钝化层105的上面依次为栅电极106、绝缘层107、电荷俘获层108、隧穿层109和沟道层110。钝化层105是透明的。钝化层是钝化的那部分。钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法。另外，一种活性金属或合金，其中化学活性大大降低，而成答此陪为贵金属状态的现象，也叫钝化。钝化的机理可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性物质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、牢固地吸附在金属表面上的钝化膜。扒敬这层膜成独立相存在，通常是氧化金属的化合物。它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质接触，从而使金属基本停止溶清蠢解形成钝态达到防腐蚀的作用。
沟道层110的上方设置漏电极111和源电极112；所述漏电极111和源电极112在制备前先通过掩模版在钝化层105表面刻蚀出孔洞，以便与沟道层110接触。
施加在沟道层110的RGB可见入射激光以及栅电极106施加的负电压信号作为前突触电压对晶体管沟道电导进行调制。
本申请中Vpre输入为直射于沟道层110的RGB入射激光，可通过在沟道层110中产生电子空穴对的方法使沟道电导上升，而更高的入射光强度会引发更高的电导上升幅度。
电荷俘获层108和隧穿层109形成的势垒效应会使得沟道电导的上升在Vpre消失后仍长时间保存，实现存储功能。
由于环境光会干扰器件对于Vpre输入的响应区分度，相当于噪声，本发明特别在栅电极背面设计了钙钛矿光伏感应部分，可将环境光转化为晶体管器件的G极负偏压，提高沟道电流产生的阈值，增加在强光环境中器件对于不同强度输入的响应区分度。
器件产生的多级电导变化以及存储特性可适用于模拟神经突触的响应过程，同时根据环境光自行调整的阈值适用于对于生物视神经系统的自适应阈值系统模拟。
本发明提出的光电人工突触器件属于光电存、算一体器件，可作为核心元器件搭建硬件神经网络系统。
本发明实施例1提出的光电人工突触器件，利用突触晶体管与钙钛矿感光层的组合实现了对于环境光噪声的抗干扰作用，提升了对于输入激光信号的区分功能，有利于对于生物视觉神经系统的模拟，适用于光电神经网络系统的搭建。
本发明实施例1提出的光电人工突触器件，在突触晶体管栅电极处继承钙钛矿光伏感应结构，可实现对于环境光的探测，对晶体管生成偏压，自适应调节晶体管沟道开启阈值，提升器件在强光下对输入激光的响应区分度。
实施例2
本发明实施例2还提出了光电人工突触器件的制备方法，制备方法用于形成所述的光电人工突触器件，在突触晶体管栅电极处继承钙钛矿光伏感应结构，可实现对于环境光的探测，对晶体管生成偏压，自适应调节晶体管沟道开启阈值，提升器件在强光下对输入激光的响应区分度。
图3位本发明实施例2提出的光电人工突触器件的制备方法流程图；所述制备方法包括：
在步骤S300中，漏电极111和源电极112在制备前先通过掩模版在钝化层105表面刻蚀出孔洞，以便与沟道层110接触；
在步骤S310中，底电极101采用热蒸发制备；所述空穴传输层102、FAPbI3钙钛矿感光层103电子传输层104、钝化层105和电荷俘获层108均采用旋涂溶液法制备；所述栅电极106采用磁控溅射法制备；所述绝缘层107和隧穿层109采用原子层沉积法制备；所述沟道层110采用化学气相沉积法制备；所述漏电极111和源电极112均采用电子束蒸发制备。本发明中从底电极101至源电极112均是自行制备。
热蒸发是指把待镀膜的基片或工件置于真空室内，通过对镀膜材料加热使其蒸发气化而沉积与基体或工件表面并形成薄膜或涂层的工艺过程。
溶液旋涂工艺流程是一种将溶液涂覆在基板上的工艺。它可以利用旋转的力量实现均匀、连续、高效的涂覆,并且适用于多种材料的涂覆,如金属、聚合物和陶瓷等。
磁控溅射法是在高真空充入适量的氩气，在阴极(柱状靶或平面靶)和阳极(镀膜室壁)之间施加几百K直流电压，在镀膜室内产生磁控型异常辉光放电，使氩气发生电离。最常用的制备CoPt磁性薄膜的方法是磁控溅射法。氩离子被阴极加速并轰击阴极靶表面，将靶材表面原子溅射出来沉积在基底表面上形成薄膜。通过更换不同材质的靶和控制不同的溅射时间，便可以获得不同材质和不同厚度的薄膜。磁控溅射法具有镀膜层与基材的结合力强、镀膜层致密、均匀等优点。
原子层沉积法是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积与普通的化学沉积有相似之处。但在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，这种方式使每次反应只沉积一层原子。
化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition简称CVD)是利用气态或蒸汽态的物质在气相或气固界面上发生反应生成固态沉积物的过程。化学气相沉积过程分为三个重要阶段:反应气体向基体表面扩散、反应气体吸附于基体表面、在基体表面上发生化学反应形成固态沉积物及产生的气相副产物脱离基体表面。最常见的化学气相沉积反应有:热分解反应、化学合成反应和化学传输反应等。通常沉积TiC或TiN，是向850～1100℃的反应室通入TiCl4，H2，CH4等气体，经化学反应，在基体表面形成覆层。
电子束蒸发是真空蒸镀的一种方式，它是在钨丝蒸发的基础上发展起来的。电子束是一种高速的电子流。电子束蒸发是目前真空镀膜技术中一种成熟且主要的镀膜方法，它解决了电阻加热方式中膜料与蒸镀源材料直接接触容易互混的问题。
电子束蒸发法是真空蒸发镀膜的一种，是在真空条件下利用电子束进行直接加热蒸发材料，使蒸发材料气化并向基板输运，在基底上凝结形成薄膜的方法。在电子束加热装置中，被加热的物质放置于水冷的坩埚中，可避免蒸发材料与坩埚壁发生反应影响薄膜的质量，因此，电子束蒸发沉积法可以制备高纯薄膜，同时在同一蒸发沉积装置中可以安置多个坩埚，实现同时或分别蒸发，沉积多种不同的物质。通过电子束蒸发，任何材料都可以被蒸发，不同材料需要采用不同类型的增竭以获得所要达到的蒸发率。
该制备方法用于形成本发明实施例1提出的光电人工突触器件，该突触器件具体包括：包括晶体管单元和感光单元；
所述晶体管单元中的栅电极106处集成了感光单元；
所述感光单元用于感应不同强度环境光，将环境光转化为晶体管单元中栅电极106负偏压，提高沟道电流产生的阈值，实现晶体管在光照下对输入激光的响应区分度。
图1为本发明实施例1提出的光电人工突触器件结构侧视图；感光单元为FAPbI3钙钛矿感光层103。晶体管单元包括底电极101、空穴传输层102、电子传输层104、钝化层105、栅电极106、绝缘层107、电荷俘获层108、隧穿层109、沟道层110、漏电极111和源电极112。
其中底电极101为Ag底电极101；空穴传输层102为MoO3/spiro-OMeTAD叠式空穴传输层102；电子传输层104为SnO2电子传输层104；钝化层105为PMMA钝化层105，钝化层105为透明的；栅电极106为ITO晶体管G电极106；绝缘层107为Al2O3绝缘层107；电荷俘获层108为Ag NP电荷俘获层108；穿层109为Al2O3隧穿层109；沟道层110为MoS2的N型沟道层110；漏电极111为石墨烯D电极111和源电极112为石墨烯S电极112。
钙钛矿材料吸收环境光产生光生载流子，经由电子传输层在晶体管的栅电极处施加负偏压，提高晶体管N型沟道开启阈值，提升对于沟道输入激光不同强度的区分度。
图2为本发明实施例1提出的光电人工突触器件结构俯视图；
FAPbI3钙钛矿感光层103位于空穴传输层102和电子传输层104中间；所述空穴传输层102位于FAPbI3钙钛矿感光层103下面；所述电子传输层104位于FAPbI3钙钛矿感光层103上面。
空穴传输层102的下面为底电极101。
电子传输层104的上面为钝化层105；所述钝化层105的上面依次为栅电极106、绝缘层107、电荷俘获层108、隧穿层109和沟道层110。钝化层105是透明的。钝化层是钝化的那部分。钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法。另外，一种活性金属或合金，其中化学活性大大降低，而成答此陪为贵金属状态的现象，也叫钝化。钝化的机理可用薄膜理论来解释，即认为钝化是由于金属与氧化性物质作用，作用时在金属表面生成一种非常薄的、致密的、覆盖性能良好的、牢固地吸附在金属表面上的钝化膜。扒敬这层膜成独立相存在，通常是氧化金属的化合物。它起着把金属与腐蚀介质完全隔开的作用，防止金属与腐蚀介质接触，从而使金属基本停止溶清蠢解形成钝态达到防腐蚀的作用。
沟道层110的上方设置漏电极111和源电极112；所述漏电极111和源电极112在制备前先通过掩模版在钝化层105表面刻蚀出孔洞，以便与沟道层110接触。
施加在沟道层110的RGB可见入射激光以及栅电极106施加的负电压信号作为前突触电压对晶体管沟道电导进行调制。
本申请中Vpre输入为直射于沟道层110的RGB入射激光，可通过在沟道层110中产生电子空穴对的方法使沟道电导上升，而更高的入射光强度会引发更高的电导上升幅度。
电荷俘获层108和隧穿层109形成的势垒效应会使得沟道电导的上升在Vpre消失后仍长时间保存，实现存储功能。
由于环境光会干扰器件对于Vpre输入的响应区分度，相当于噪声，本发明特别在栅电极背面设计了钙钛矿光伏感应部分，可将环境光转化为晶体管器件的G极负偏压，提高沟道电流产生的阈值，增加在强光环境中器件对于不同强度输入的响应区分度。
器件产生的多级电导变化以及存储特性可适用于模拟神经突触的响应过程，同时根据环境光自行调整的阈值适用于对于生物视神经系统的自适应阈值系统模拟。
本发明提出的光电人工突触器件属于光电存、算一体器件，可作为核心元器件搭建硬件神经网络系统。
本发明实施例2提出的光电人工突触器件的制备方法用于制备光电人工突触器件，利用突触晶体管与钙钛矿感光层的组合实现了对于环境光噪声的抗干扰作用，提升了对于输入激光信号的区分功能，有利于对于生物视觉神经系统的模拟，适用于光电神经网络系统的搭建。
本发明实施例2提出的光电人工突触器件的制备方法用于制备光电人工突触器件，在突触晶体管栅电极处继承钙钛矿光伏感应结构，可实现对于环境光的探测，对晶体管生成偏压，自适应调节晶体管沟道开启阈值，提升器件在强光下对输入激光的响应区分度。
本申请实施例2提供的光电人工突触器件的制备方法中相关部分的说明可以参见本申请实施例1提供的光电人工突触器件中对应部分的详细说明，在此不再赘述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式/方式”、“一些实施方式/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须的是相同的实施方式/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式/方式或示例以及不同实施方式/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (10)
1.光电人工突触器件，其特征在于，包括晶体管单元和感光单元；
所述晶体管单元中的栅电极(106)处集成了感光单元；
所述感光单元用于感应不同强度环境光，将环境光转化为晶体管单元中栅电极(106)负偏压，提高沟道电流产生的阈值，实现晶体管在光照下对输入激光的响应区分度。
2.根据权利要求1所述的光电人工突触器件，其特征在于，所述感光单元为FAPbI3钙钛矿感光层(103)。
3.根据权利要求1所述的光电人工突触器件，其特征在于，所述晶体管单元包括底电极(101)、空穴传输层(102)、电子传输层(104)、钝化层(105)、栅电极(106)、绝缘层(107)、电荷俘获层(108)、隧穿层(109)、沟道层(110)、漏电极(111)和源电极(112)。
4.根据权利要求3所述的光电人工突触器件，其特征在于，所述FAPbI3钙钛矿感光层(103)位于空穴传输层(102)和电子传输层(104)中间；所述空穴传输层(102)位于FAPbI3钙钛矿感光层(103)下面；所述电子传输层(104)位于FAPbI3钙钛矿感光层(103)上面；
所述FAPbI3钙钛矿感光层吸收环境光产生光生载流子，经由电子传输层在晶体管的栅电极处施加负偏压，提高晶体管N型沟道开启阈值，利用突触晶体管与钙钛矿感光层的组合实现了对于环境光噪声的抗干扰作用，提升对于沟道输入激光不同强度的区分度；有利于对于生物视觉神经系统的模拟，适用于光电神经网络系统的搭建。
5.根据权利要求4所述的光电人工突触器件，其特征在于，所述空穴传输层(102)的下面为底电极(101)。
6.根据权利要求3所述的光电人工突触器件，其特征在于，所述电子传输层(104)的上面为钝化层(105)；所述钝化层(105)的上面依次为栅电极(106)、绝缘层(107)、电荷俘获层(108)、隧穿层(109)和沟道层(110)。
7.根据权利要求6所述的光电人工突触器件，其特征在于，所述钝化层(105)是透明的。
8.根据权利要求6所述的光电人工突触器件，其特征在于，所述沟道层(110)的上方设置漏电极(111)和源电极(112)；
所述漏电极(111)和源电极(112)在制备前先通过掩模版在钝化层(105)表面刻蚀出孔洞，以便与沟道层(110)接触。
9.根据权利要求8所述的光电人工突触器件，其特征在于，施加在沟道层(110)的RGB可见入射激光以及栅电极(106)施加的负电压信号作为前突触电压对晶体管沟道电导进行调制。
10.光电人工突触器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于形成权利要求1-9任一项所述的光电人工突触器件，所述制备方法包括：
所述漏电极(111)和源电极(112)在制备前先通过掩模版在钝化层(105)表面刻蚀出孔洞，以便与沟道层(110)接触；
所述底电极(101)采用热蒸发制备；所述空穴传输层(102)、FAPbI3钙钛矿感光层(103)电子传输层(104)、钝化层(105)和电荷俘获层(108)均采用旋涂溶液法制备；所述栅电极(106)采用磁控溅射法制备；所述绝缘层(107)和隧穿层(109)采用原子层沉积法制备；所述沟道层(110)采用化学气相沉积法制备；所述漏电极(111)和源电极(112)均采用电子束蒸发制备。
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|---|---|---|---|---|
| CN117743927A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-03-22 | 北京大学 | 基于多模态传感输入库网络的时序信号分析方法 |
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2023
- 2023-08-31 CN CN202311112129.7A patent/CN117062450A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
| CN117743927A (zh) * | 2023-12-20 | 2024-03-22 | 北京大学 | 基于多模态传感输入库网络的时序信号分析方法 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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