[发明专利]可用于神经形态计算的光电耦合钙钛矿忆阻器及制备方法

说明书

本发明涉及一种可用于神经形态计算的光电耦合钙钛矿忆阻器及制备方法，该制备方法包括步骤：S1、选取基片；S2、在所述基片表面生长钙钛矿层；S3、在所述钙钛矿层表面的一端生长活性电极，另一端生长惰性电极；S4、在所述活性电极和所述惰性电极之间的所述钙钛矿层表面、所述活性电极上和所述惰性电极上生长透光绝缘层；S5、在所述透光绝缘层的表面生长本征Ga₂O₃层。该制备方法制备的钙钛矿忆阻器可以通过不同的光照实现信息的写入与存储，并通过施加负电脉冲实现信息的擦除，同时还拥有着正常的忆阻特性，可以运用到人工神经网络的计算功能中。

技术领域

本发明属于半导体器件设计及制造技术领域，具体涉及一种可用于神经形态计算的光电耦合钙钛矿忆阻器及制备方法。

背景技术

人工智能作为引领未来的前沿性、战略性技术，是第四次科技革命的核心驱动力，也是加快新冠疫情后的产业复苏、催生新就业的有力武器。人工智能的算力提升依赖神经芯片的硬件优化，而忆阻器是神经芯片的核心元器件。

忆阻器作为第四种无源基本电路元件，能够实现信息存储与运算功能，具有高速、低功耗、易集成、结构简单以及与CMOS工艺兼容等优势，既能满足下一代高密度信息存储和高性能计算对通用型电子存储器的性能需求，又能实现非易失性状态逻辑运算和神经形态计算功能。忆阻器在单个器件中融合了存储与计算功能，因此成为未来信息存储与计算融合的非冯.诺依曼计算体系架构的核心基础器件。

钙钛矿作为一种光电半导体材料，拥有直接带隙、高发光量子效率、发光谱线窄、制备成本低以及带宽从蓝光到近红外区域连续可调等优良特性。以钙钛矿为忆阻材料所获得的忆阻器具有高HRS(high resistance state，高阻态)/LRS(Low resistances state，低组态)比、高重复性、高非易失性等优势。不仅如此，由于钙钛矿是优秀的光电材料，意味着钙钛矿忆阻器同时响应光信号和电信号激励，可以给忆阻器件开拓新的光-电耦合应用领域。

因此，制备一种可用于神经形态计算的新型的钙钛矿忆阻器称为目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可用于神经形态计算的光电耦合钙钛矿忆阻器及制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种可用于神经形态计算的光电耦合钙钛矿忆阻器的制备方法，包括步骤：

S1、选取基片；

S2、在所述基片表面生长钙钛矿层；

S3、在所述钙钛矿层表面的一端生长活性电极，另一端生长惰性电极；

S4、在所述活性电极和所述惰性电极之间的所述钙钛矿层表面、所述活性电极上和所述惰性电极上生长透光绝缘层；

S5、在所述透光绝缘层的表面生长本征Ga₂O₃层。

在本发明的一个实施例中，步骤S2包括：

S21、制备钙钛矿前驱体溶液；

S22、利用旋涂法在所述基片表面旋涂所述钙钛矿前驱体溶液，并按温度梯度进行退火处理，形成厚度为200～350nm的所述钙钛矿层。

在本发明的一个实施例中，所述钙钛矿层包括CH₃NH₃PbI₃、CH₃NH₃PbCl₃、CH₃NH₃SnI₃中的一种或多种。

在本发明的一个实施例中，步骤S3包括：