[发明专利]一种柔性突触仿生器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种柔性突触仿生器件及其制备方法，从下至上依次包括柔性衬底、底电极薄膜、缺氧二氧化钛薄膜层、二氧化钛薄膜层、氧化锌薄膜层及顶电极薄膜，所述底电极薄膜和顶电极薄膜通过电极引线与电源连接；制备时先依次在柔性衬底上形成底电极薄膜、缺氧二氧化钛薄膜层、二氧化钛薄膜层、氧化锌薄膜层及顶电极薄膜，随后在底电极薄膜和顶电极薄膜设置电极引线，采用高频超声波将电极引线与底电极薄膜及顶电极薄膜的接触点固定。本发明的柔性突触仿生器件不仅有效避免了柔性衬底因固定电极引线产生的机械能或者热能而在底电极或顶电极与柔性衬底间产生应力而导致破坏，且能够改善器件的时间保持性和抗疲劳性，提高使用寿命。

技术领域

本发明属于微电子器件领域，尤其涉及一种柔性突触仿生器件及其制备方法。

背景技术

随着半导体器件特征尺寸的进一步等比例缩小，传统的集成电路技术正面临严峻的挑战，开发类脑智能计算机是未来人工智能发展的方向和目标。人脑的神经网络是高度并行的信息处理系统，能够高效地处理视觉、听觉等各种信息，模拟人脑的感知、思考、判断和学习等能力对人工智能的发展具有重要意义。

神经突触是大脑神经网络的基本单元，突触可塑性是人脑学习和记忆的基础，因此对突触的仿生模拟是实现人工智能的重要步骤。在以往的研究中，模拟一个神经突触就需要多个晶体管和相应的外设电路，不仅功耗巨大，而且严重影响集成度。忆阻器与神经突触具有类似的非线性电学性质，并具备结构简单、集成度高等优势，利用忆阻器模拟神经形态电路中的神经突触有很大的应用前景。

柔性电子器件改变了人与数字世界的交互方式，有望实现人体与数字世界的无缝对接。目前有关突触仿生器件的研究大多集中于硅基半导体等忆阻器，而基于柔性衬底的忆阻器突触仿生器件的研究较少，因为在采用柔性衬底进行电极引线时，连接工艺产生的机械能或者热能，都有可能转移到柔性衬底及其上的功能材料中，进而破坏柔性电子器件性能。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种采用柔性衬底的突触仿生器件，且该器件抑制了内部微结构的变化，改善了突触仿生电子器件的时间保持性和抗疲劳性；

本发明的第二目的是提供该柔性突触仿生器件的制备方法。

技术方案：本发明的柔性突触仿生器件，从下至上依次包括柔性衬底、底电极薄膜、缺氧二氧化钛薄膜层、二氧化钛薄膜层、氧化锌薄膜层及顶电极薄膜，所述底电极薄膜和顶电极薄膜通过电极引线与电源连接。

优选的，柔性衬底可为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯薄膜。柔性衬底的厚度可为0.5-2mm。底电极薄膜可为锡掺杂氧化铟、铝掺杂氧化锌或氟掺杂氧化锡薄膜。缺氧二氧化钛薄膜层的厚度可为10-50nm，二氧化钛薄膜层厚度可为100-500nm，氧化锌薄膜层厚度可为100-1000nm。顶电极薄膜可为铜薄膜、铂薄膜或金薄膜。顶电极薄膜的厚度可为20-100nm，底电极薄膜的厚度可为50-1000nm。

本发明制备柔性突触仿生器件的方法，包括如下步骤：

(1)依次在柔性衬底上形成底电极薄膜、缺氧二氧化钛薄膜层、二氧化钛薄膜层、氧化锌薄膜层及顶电极薄膜；

(2)在底电极薄膜和顶电极薄膜上设置电极引线，采用高频超声波将电极引线与底电极薄膜及顶电极薄膜的接触点固定，制得柔性突触仿生器件。