[发明专利]一种In2

说明书

本发明属于半导体薄膜的新材料的技术领域，公开了一种In₂S₃薄膜的忆阻器件及其应用。所述忆阻器件是由二维In₂S₃纳米片在二维平面的水平和垂直方向堆叠而成，形成在水平方向的晶界；所述二维In₂S₃纳米片的厚度为0.6～100nm，长度为1～200μm。本发明In₂S₃薄膜的忆阻器件具有丰富的晶界和可调的电阻状态和高达10⁵的开关比，通过设置栅极偏置电压和源漏输入脉冲参数，可有效地实现人工的突触可塑性及其在模拟突触的生物可塑性的功能，为丰富扩展二维材料中的忆阻现象功能提供了有效的实例证明。该In₂S₃薄膜的忆阻器件在模仿生物突触领域中可得到广泛应用。

技术领域

本发明属于半导体薄膜的新材料的应用技术领域，更具体地，涉及一种In₂S₃薄膜的忆阻器件及其应用。

背景技术

随着信息社会的飞速发展，大量的信息处理技术如人工智能，无人驾驶，基因工程等都要依靠巨大的信息计算能力，继而产生计算性能和内存需求爆发等挑战。受人类大脑神经系统的启发，神经形态计算提供了一种有望在物理层面的解决方案，以克服传统的冯·诺依曼计算架构中长期存在的能源效率和处理速度瓶颈。我们已经知道，人类大脑工作是建立在庞大的神经元工作基础上的，然而神经元之间是没有直接通过原生质联系，而是通过突触这个接触点相互联系起来构成令人惊叹的庞大复杂神经系统。人类大脑中，包含10¹¹神经元和超过10¹⁵个神经突触，这些突触之间相互产生关联，构建起了神经元之间的互动，从而在大脑中完成每秒以10⁶次计数的计算，继而产生了人类的情感处理、记忆储存以及思考等行为。换句话说，在今天的神经学科认知中，突触是生物智能产生的最基本单位，它们就像芯片中的晶体管，支撑了大脑与神经系统的运行。在人工神经网络中，突触可塑性是指利用神经科学中突触可塑性有关理论结合数学模型来构造神经元之间的联系，其中突触可塑性主要包括长期抑制突触可塑性(LTD)与长期增强突触可塑性(LTP)等。

半导体产业或许可以从生物学中获得启示，以解决在目前的传统计算架构下难以企及的性能与功率要求。大脑突触的特征是在单一架构中包含内存和计算，能够构成大脑启发的非冯诺依曼计算机架构基础，神经形态计算的最新趋势之一就是将神经元的值编码为脉冲或棘波。神经形态计算系统中的人工突触已经在称为忆阻器的这一类基本电路元件中得到了广泛研究。基于忆阻器的器件可以跟踪其经历过的电阻状态，在这种设备中，由外部电刺激引起的电阻变化被用来模拟突触的可塑性，其值代表两个相邻神经元之间相关性的强度。近年来，二维材料在人工突触应用中表现出优异的忆阻性能和器件性能，引起了大家广泛的研究兴趣。例如，Sangwan等人采用化学气相沉积方法生长单晶多层MoS₂范德瓦尔薄膜，然后基于这种二维材料制作底栅多端忆阻晶体管演示其可扩展性和各种功能，揭示了一种基于晶界调控的硫空位缺陷迁移的全新忆阻机理。

发明内容

本发明首要目的在于提供一种In₂S₃的薄膜的忆阻器件，该忆阻器件由厚度在0.6～100nm的二维的In₂S₃堆叠而成，在水平方向具有明显的晶界，该器件具有显著的忆阻特性，同时可具备部分生物突触的功能。

本发明另一目的在于提供上述忆阻器件的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：

一种In₂S₃薄膜的忆阻器件，所述忆阻器件是由二维In₂S₃纳米片在二维平面的水平和垂直方向堆叠而成，形成在水平方向的晶界；所述二维In₂S₃纳米片的厚度为0.6～100nm，长度为1～200μm。