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一种基于Ga2O3神经仿生层的神经仿生器件及其制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2023-10-20 09:12:42

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 熊鹏 | 2023-10-20 09:12:42

本发明公开了一种基于Ga2O3神经仿生层的神经仿生器件,包括Pt/Ti/SiO2/Si衬底、在所述Pt/Ti/SiO2/Si衬底的Pt膜上依次形成的神经仿生层和Ag电极层;所述神经仿生层从下而上依次包括:第一Ga2O3膜层、第一Ag膜层、第二Ga2O3膜层、第二Ag膜层、第三Ga2O3膜层、第三Ag膜层、第四Ga2O3膜层。同时,本发明还公开了该神经仿生器件的制备方法。本发明所制备的器件能根据突触前刺激和突触后刺激的时间差而改变电阻,能够模仿生物突触的特性,其高低阻态发生缓慢变化且范围稳定;出现多个稳定阻态并具有良好的保持特性,在重复施加电脉冲刺激的情况下,电阻能保持高低阻转化较高的重复性,是一种性能更为稳定、应用前景更为广阔的神经仿生器件。

本发明的目的就是提供一种基于Ga2O3神经仿生层的神经仿生器件及其制备方法,以解决现有神经仿生器件存在施加电压时存在高低阻态之间转换连续性较差、器件稳定性较差等问题。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种基于Ga2O3神经仿生层的神经仿生器件,包括Pt/Ti/SiO2/Si衬底、在所述Pt/Ti/SiO2/Si衬底的Pt膜上依次形成的神经仿生层和Ag电极层;所述神经仿生层从下而上依次包括:第一Ga2O3膜层、第一Ag膜层、第二Ga2O3膜层、第二Ag膜层、第三Ga2O3膜层、第三Ag膜层、第四Ga2O3膜层。

本发明在多个领域有着广泛的应用前景。

在信息技术领域,减小存储单元的面积是发展当前数据存储技术的一个主要驱动力。但是,在未来15到20年之内,当前的存储技术将达到其物理极限,难以再进一步发展。为了促使存储技术的持续发展,需要找到一种新的发展方向。基于Ga2O3神经仿生层的神经仿生器件可以实现数据存储、信息处理以及认知功能,如可适应、学习、具有多种记忆形式等,为存储技术的持续发展提供了一种新的方向。

在微电子器件技术领域,基于氧化物异质薄膜二维电子气(2deg)晶体管凭借其高迁移率、低关态电流、cmos工艺兼容、可三维集成等优势而受到广泛关注,其在微缩器件和高速低功耗器件方面具有广阔的应用前景。

总的来说,本发明在神经科学、信息技术、微电子器件技术等领域具有广泛的应用前景。

闫小兵,男,河北大学教授,博导,先后获得国家高层次人才称号,霍英东青年教师奖等荣誉,博士毕业于南京大学,2014-2016于新加坡国立大学担任Research Fellow职位,现任河北大学电子信息工程学院副院长。研究方向:新型Flash存储器、阻变存储器、忆阻器等新型电子器件集成和用于集成的逻辑控制嵌入式电路设计研究,面向人工神经网络的忆阻器阵列研究。

与现有技术相比,此技术产生的效益如下: 本发明通过将神经仿生层设计为七个膜层,即第一层是三氧化二镓膜层,第二层是银膜层,第三层是三氧化二镓膜层,第四层是银膜层,第五层是三氧化二镓膜层,第六层是银膜层,第七层是三氧化二镓膜层,通过使用了特定氧化物和特定金属分别溅射特定厚度的膜层,并采用特定退火工艺处理,使得银膜层充分扩散到三氧化二镓膜层里,得到了一种高阻态与低阻态之间能发生缓慢的变化、有多个稳定的高低阻态且保持良好特性、可实现神经仿生要求的神经仿生器件。本发明所制备的器件,其两端分别作为两个输入端,分别为突触前刺激和突触后刺激,能根据突触前刺激和突触后刺激的时间差而改变电阻,能够模仿生物突触的特性,在施加不同电脉冲的刺激下改变其电阻的阻值,其高低阻态会发生缓慢变化,且范围稳定;出现多个稳定阻态并具有良好的保持特性,在重复施加电脉冲刺激的情况下,电阻能保持高低阻转化较高的重复性,是一种性能更为稳定、应用前景更为广阔的神经仿生器。

技术转让,许可,合作所需资金需双方协商,此项技术想尽快落地保定,希望具备此项技术研发的技术方,能够尽快承接此项目。