[发明专利]一种突触型薄膜晶体管及其制备方法、运算阵列

说明书

本发明公开了一种突触型薄膜晶体管及其制备方法、运算阵列，该突触型薄膜晶体管包括：衬底；捕获层，捕获层设置于衬底的一侧；隧穿层，隧穿层设置于捕获层远离衬底的一侧；栅极，栅极设置于衬底远离捕获层的一侧；源极和漏极，源极和漏极设置于隧穿层远离捕获层的一侧；源极和漏极通过隧穿层电连接；捕获层用于在向栅极施加预设电压时，向隧穿层提供载流子。本发明提供的技术方案，可通过控制施加至突触型薄膜晶体管的栅极的电压，实现对突触型薄膜晶体管电导率的精准调节，从而能够实现多级化存储单元，进而极大提高运算阵列的存储容量。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其涉及一种突触型薄膜晶体管及其制备方法、运算阵列。

背景技术

现有的计算机是按照冯·诺依曼原理，基于硬件的信息写入和读取进行工作的，其结构模式和运行机制仍然没有跳出传统的逻辑运算规则，因而在学习认知，记忆联想，推理判断，综合决策等方面的信息处理能力还远不能达到人脑的智能水平，基于这一事实，人们提出了一种高效的神经形态计算系统，依靠调节电导率来实现突触权重的变化，采用突触型薄膜晶体管实现这种神经形态计算系统。现有技术中，突触型薄膜晶体管仅能够实现开启和关断两种状态，导致其作为存储类器件时，存储容量较小，极大限制了突触型薄膜晶体管在存储芯片方面的应用。

发明内容

本发明实施例提供了一种突触型薄膜晶体管及其制备方法、运算阵列，可通过控制施加至突触型薄膜晶体管的栅极的电压，实现对突触型薄膜晶体管电导率的精准调节，从而能够实现多级化存储单元，进而极大提高运算阵列的存储容量。

第一方面，本发明实施例提供了一种突触型薄膜晶体管，包括：

衬底；

捕获层，所述捕获层设置于所述衬底的一侧；

隧穿层，所述隧穿层设置于所述捕获层远离所述衬底的一侧；

栅极，所述栅极设置于所述衬底远离所述捕获层的一侧；

源极和漏极，所述源极和所述漏极设置于所述隧穿层远离所述捕获层的一侧；所述源极和所述漏极通过所述隧穿层电连接；

所述捕获层用于在向所述栅极施加预设电压时，向所述隧穿层提供载流子。

可选的，所述捕获层包括第一无机材料，所述隧穿层包括第二无机材料；

所述第一无机材料的能带低于所述第二无机材料的能带。

可选的，所述捕获层的厚度范围为20nm～40nm；所述隧穿层的厚度范围是5nm～10nm。

可选的，所述捕获层的材料包括氧化锆；所述隧穿层的材料包括氧化铝。

可选的，所述突触型薄膜晶体管还包括：阻挡层；

所述阻挡层设置于所述衬底与所述捕获层之间。

可选的，所述捕获层包括第一无机材料，所述阻挡层包括第三无机材料；

所述第一无机材料的能带低于所述第三无机材料的能带。

第二方面，本发明实施例提供了一种突触型薄膜晶体管的制备方法，用于制备上述任一项所述的突触型薄膜晶体管，所述突触型薄膜晶体管的制备方法包括：

提供一衬底；

采用水溶液法在所述衬底的一侧旋涂捕获层前驱体溶液，并对旋涂所述捕获层前驱体溶液的衬底在第一预设条件下进行退火处理，以在所述衬底的一侧形成捕获层；

采用水溶液法在所述捕获层远离所述衬底的一侧旋涂隧穿层前驱体溶液，并对旋涂所述隧穿层前驱体溶液的衬底在第二预设条件下进行退火处理，以在所述捕获层远离所述衬底的一侧形成隧穿层；

在所述衬底远离所述捕获层的一侧形成栅极；