一种记忆增强及认知识别神经元的类脑器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种记忆增强及认知识别神经元的类脑器件及其制备方法，该器件以Si衬底GaN基晶圆为载体，包括硅衬底层、设置在硅衬底层上的外延缓冲层、设置在外延缓冲层上的n‑GaN层，设置在n‑GaN层上的发射极和集电极，发射极和集电极结构相同，均包括一个上台面和从下至上依次连接设置在上台面上的n‑GaN层、InGaN/GaN量子阱、p‑GaN层和p‑电极，所述发射极分别通过波导与集电极连接，n‑GaN层下方设置有空腔，使所述光致突触晶体管和波导悬空。本发明专利技术首次实现了以光子取代电子或者质子作为信息载体来模拟神经递质的传输，模拟出人脑的时间累积、空间累积和时空混合累积及识别效应，为复杂的大脑记忆特性研究奠定基础。

Brain like device of memory enhancement and cognitive recognition neuron and preparation method thereof

The brain like device and the preparation method of the invention discloses a memory enhancement and recognition of neurons, the device with Si substrate GaN based wafer carrier, comprising a silicon substrate layer, arranged on the silicon substrate epitaxial layer on the buffer layer, set in the buffer layer on the n GaN layer, set in the n the GaN layer of the emitter and collector, emitter and collector of the same structure, comprises a first surface and is arranged in the table on the n GaN layer, InGaN/GaN quantum wells and P GaN layer and P electrodes from under the emitter respectively through the waveguide and the collector electrode connection. A cavity is arranged below the n GaN layer, so that the light induced synaptic transistors and suspended waveguides. The invention is realized for the first time to replace the transmission electron or proton as information carrier to simulate neurotransmitters as photons, simulate the human brain, the accumulation of space and time accumulation space mixed accumulation and recognition effect, lay the foundation for the study of complex brain memory characteristics.

【技术实现步骤摘要】
一种记忆增强及认知识别神经元的类脑器件及其制备方法
本专利技术属于生命科学与半导体器件领域，涉及一种记忆增强及认知识别神经元的类脑器件及其制备技术。
技术介绍
2000年，诺贝尔生理学或医学奖得主GeraldM.Edelman说，脑科学的知识将奠定即将到来新时代之基础。当前，人脑科学研究越来越受到全世界的重视，各国政府都提出自己的“脑计划”：2013年欧盟启动了“人类大脑计划(TheHumanBrainProject)”，重点研究医学、神经科学和计算机技术；同年，美国开启了“大脑基金计划(BRAINInitiative)”，开发探索大脑来获得脑科学新发现；在我国，中科院于2014年提出了“中国大脑计划”，基于以探索脑奥秘、攻克脑疾病为主的脑科学研究和以研发人工智能技术为主的类脑研究。随着各国“脑计划”的推进，全球涌现出大量的类脑器件，其技术路线主要分为两种：一是基于传统的CMOS技术，其优点是工艺技术成熟，短时间内可以获得应用；二是忆阻器模拟神经突触，其优点是可以实现权重连续改变和断电记忆保持。这两种人工突触技术都是采用电信号传递刺激，与人脑相比功耗大，运算速度低，结构简单，功能局限本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种记忆增强及认知识别神经元的类脑器件，其特征在于，该器件以Si衬底GaN基晶圆为载体，包括硅衬底层(1)、设置在所述硅衬底层(1)上的外延缓冲层(2)、设置在所述外延缓冲层(2)上的n‑GaN层(3)，设置在所述n‑GaN层(3)上的发射极和集电极，在所述n‑GaN层(3)上表面有刻蚀出的阶梯状台面，所述阶梯状台面包括下台面和位于所述下台面上的多个上台面(9)，所述下台面上有向下刻蚀出的凹槽(10)，并凸显形成波导(8)，所述的发射极和集电极结构相同，均包括一个上台面(9)和从下至上依次连接设置在上台面(9)上的n‑GaN层(3)、InGaN/GaN量子阱(4)、p‑GaN层(5)和p‑电极...

【技术特征摘要】
1.一种记忆增强及认知识别神经元的类脑器件，其特征在于，该器件以Si衬底GaN基晶圆为载体，包括硅衬底层(1)、设置在所述硅衬底层(1)上的外延缓冲层(2)、设置在所述外延缓冲层(2)上的n-GaN层(3)，设置在所述n-GaN层(3)上的发射极和集电极，在所述n-GaN层(3)上表面有刻蚀出的阶梯状台面，所述阶梯状台面包括下台面和位于所述下台面上的多个上台面(9)，所述下台面上有向下刻蚀出的凹槽(10)，并凸显形成波导(8)，所述的发射极和集电极结构相同，均包括一个上台面(9)和从下至上依次连接设置在上台面(9)上的n-GaN层(3)、InGaN/GaN量子阱(4)、p-GaN层(5)和p-电极(6)，所述发射极分别通过波导(8)与集电极连接，所述下台面上设置有n-电极(7)，所述n-电极(7)构成基极，所述发射极、集电极和基极构成光致突触晶体管；在所述n-GaN层(3)下方设置有与波导(8)、p-电极(6)与波导(8)连接的一端、n-电极(7)与波导(8)连接的一端的位置正对且贯穿硅衬底层(1)、外延缓冲层(2)到n-GaN层(3)的空腔，使所述光致突触晶体管和波导(8)悬空。2.根据权利要求1所述的一种记忆增强及认知识别神经元的类脑器件，其特征在于，所述光致突触晶体管和波导(8)均在Si衬底GaN基晶圆的氮化物层上实现，其中波导(8)只在n-GaN层上，且与周边悬空薄膜完全隔离，形成发射极和集电极之间只通过波导(8)相连的结构。3.根据权利要求1或2所述的一种记忆增强及认知识别神经元的类脑器件，其特征在于，所述发射极、集电极、基极和波导(8)均为多个。4.根据权利要求1或2所述的一种记忆增强及认知识别神经元的类脑器件，其特征在于，所述发射极和波导(8)均为两个，所述集电极和基极均为一个。5.一种制备权利要求1至4所述的任一种记忆增强及认知识别神经元的类脑器件的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤(1)清洗Si衬底GaN基晶圆，用氮气吹干后对其背后硅衬底层(1)进行减薄抛光处理；步骤(2)使用光刻涂胶机在Si衬底GaN基晶圆上表面均匀地旋涂一层光刻胶I然后烘干，再将上台面(9)区域的图形转移到涂好的光刻胶I上，之后去除台阶区...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永进，朱桂遐，杨永超，李永航，袁佳磊，蔡玮，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32