一种光电突触器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光电突触器件及其制备方法，方法包括，提供表面沉积有介电层的硅基衬底；在所述介电层的表面沉积钙钛矿量子点溶液，得到钙钛矿量子点层；提供辅助膜；在所述辅助膜的表面设置源极和漏极作为金属电极，所述源极和漏极之间设置有沟道；在所述沟道的敞口处设置有沟道层，所述沟道层包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面与所述源极和所述漏极相接，所述第二侧面设置有二维隧穿层；将所述辅助膜叠放在所述钙钛矿量子点层上，使所述二维隧穿层与所述钙钛矿量子点层贴合,得到光电突触器件。该方案避免了光刻过程中水氧的影响，同时，转移辅助膜可以进一步保护钙钛矿量子点。点。点。

【技术实现步骤摘要】
一种光电突触器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及及突触可塑类器件领域，尤其涉及一种光电突触器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]摩尔定律自二十世纪六十年代就推动着信息技术革命，然而，由于短沟道效应，基于硅材料的电子器件即将达到其物理极限，摩尔定律正接近尾声。《国际半导体技术路线图》提出了一个新的战略路线：即不再大规模扩展硅电子器件，而是引入新材料和新型器件(光电突触器件)，从而获得持续的性能改进。自2004年石墨烯被发现以来，大量的二维材料被相继报道，包括六方氮化硼、过渡金属硫化物、黑磷等。这些材料是通过面外范德华力形成的，可以通过机械剥离成厚度低于1纳米的单层。与传统的体材料不同，二维半导体材料由于其原子级厚度而不受短沟道效应的影响，同时具有一个自然均匀和无悬挂键的表面，这为器件尺度的进一步降低提供了机会。
[0003]此外，在体厚度减小到10纳米以下时，硅材料的载流子迁移率显著降低，而二维材料的载流子迁移率只发生微弱的变化。由于二维材料独特的原子结构和电学、光学性质，二维材料光电突触得到广泛研究，如离子液体晶体管、铁电晶体管、浮栅晶体管等。在二维材料浮栅晶体管中，浮栅层可以是金属纳米颗粒、石墨烯等，但是，尽管金属纳米颗粒和石墨烯表现出电荷捕获效应，可以有效调节沟道载流子浓度，但其光敏感性较差，不利于器件的多功能性。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种光电突触器件及其制备方法，旨在解决现有生物突触光敏感性差的问题。
[0005]一种光电突触器件的制备方法，其中，包括如下步骤：
[0006]提供表面沉积有介电层的硅基衬底；
[0007]在所述介电层的表面沉积钙钛矿量子点溶液，得到钙钛矿量子点层；
[0008]提供辅助膜；
[0009]在所述辅助膜的表面设置源极和漏极作为金属电极，所述源极和漏极之间设置有沟道；
[0010]在所述沟道的敞口处设置有沟道层，所述沟道层包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面与所述源极和所述漏极相接，所述第二侧面设置有二维隧穿层；
[0011]将所述辅助膜叠放在所述钙钛矿量子点层上，使所述二维隧穿层与所述钙钛矿量子点层贴合,得到光电突触器件。
[0012]可选地，所述的光电突触器件的制备方法，其中，所述钙钛矿量子点层的材料为ABX3，其中A＝Cs
+
，CH3NH
3+
，CH(NH2)
2+
；B＝Pb
2+
，Sn
2+
，Ge
2+
；X＝Br
‑
，I
‑
，Cl
‑
。
[0013]可选地，所述的光电突触器件的制备方法，其中，所述沟道层的材料为二硫化钼、二硒化钨、二硫化钨或黑磷。
[0014]可选地，所述的光电突触器件的制备方法，其中，所述二维隧穿层的材料为六方氮化硼。
[0015]可选地，所述的光电突触器件的制备方法，其中，所述钙钛矿量子点溶液的浓度为1
‑
2mg/mL。
[0016]可选地，所述的光电突触器件的制备方法，其中，所述在所述介电层的表面沉积钙钛矿量子点溶液，得到钙钛矿量子点层的步骤，包括：
[0017]将所述钙钛矿量子点溶液以4500
‑
5500rpm的转速在介质层上旋涂30
‑
45s，旋涂完后以110
‑
130℃的温度退火20
‑
40min，制得钙钛矿量子点层。
[0018]可选地，所述的光电突触器件的制备方法，其中，所述辅助膜的材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇和聚甲基乙撑碳酸酯中的任一种。
[0019]一种光电突触器件，其中，采用上述所述的制备方法制备得到。
[0020]可选地，所述的光电突触器件，其中，所述钙钛矿量子点层的厚度为15
‑
25nm。
[0021]可选地，所述的光电突触器件，其中，所述介电层的材料为二氧化硅；所述沟道层的厚度为0.7
‑
10nm。
[0022]有益效果：与现有技术相比，本专利技术通过全转移手段，通过采用转移辅助膜将电极、二维沟道层及二维隧穿层直接转移到钙钛矿量子点上，成功制备基于钙钛矿量子点浮栅的背栅型二维材料光电突触晶体管。该方案避免了光刻过程中水氧的影响，同时，转移辅助膜可以进一步保护钙钛矿量子点，最后，利用钙钛矿量子点的电荷捕获效应和光敏感性，可以模拟多种生物突触功能。
附图说明
[0023]图1为本专利技术实施例提供的光电突触器件结构示意图；
[0024]图2为制备光电突触器件流程示意图；
[0025]图3为光电突触器件在光刺激下的突触可塑性；
[0026]图4为光电突触器件在(a)单个、(b)两个、及(c)多个栅压电脉冲刺激下的电流变化；
[0027]图5光电突触器件在(a)单个、(b)两个、及(c)多个光脉冲刺激下的电流变化；
[0028]图6光电突触器件在(a
‑
b)不同栅压电脉冲及(c
‑
d)不同频率光脉冲刺激下的电流变化。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供一种光电突触器件及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]如图1所示，本专利技术所提供的一种光电突触器件包括硅衬底10，设置在所述硅衬底10表面的介电层11，所述介电层的材质为二氧化硅，设置在所述介电层11的表面的钙钛矿量子点层12，设置在所述钙钛矿量子点层12表面的二维隧穿层13，设置在所述二维隧穿层13表面的二维沟道层14，设置在所述二维沟道层上的金属电极15以及设置在所述金属电极表面的辅助膜16。
[0031]在本实施例中，通过采用钙钛矿量子点层作为浮栅，提升了光突触器件的电荷捕获效应和光敏感性，通过设置辅助膜层可以对钙钛矿量子点层做进一步的保护，提升了光突触器件的稳定性。
[0032]在本实施例中，所述钙钛矿量子点层的材料包括但不限于CsPbBr3、CH3NH3PbI3、CsSnI3等。钙钛矿量子点具有高光吸收系数，被光激发后可以产生光生电子
‑
空穴对，从而调制载流子的捕获与释放过程，有利于实现多功能光电突触。
[0033]在本实施例中，所述沟道层的材料包括但不限于二硫化钼、二硒化钨、二硫化钨、黑磷等。通过改变沟道层的材料可以优化光电突触器件的性能，根据能带理论，选取能带结构相匹配的钙钛矿量子点和沟道材料，由于带阶和内建电场的作用，可以调节钙钛矿量子点的光存储能力，从而优化光电突触器件性能。
[0034]在本实施例中，所述二维隧穿层的材料为六方氮化硼。
[0035]基于相同的专利技术构思，本专利技术还提供一种光电突触器件的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电突触器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供表面沉积有介电层的硅基衬底；在所述介电层的表面沉积钙钛矿量子点溶液，得到钙钛矿量子点层；提供辅助膜；在所述辅助膜的表面设置源极和漏极作为金属电极，所述源极和漏极之间设置有沟道；在所述沟道的敞口处设置有沟道层，所述沟道层包括第一侧面和第二侧面，所述第一侧面与所述源极和所述漏极相接，所述第二侧面设置有二维隧穿层；将所述辅助膜叠放在所述钙钛矿量子点层上，使所述二维隧穿层与所述钙钛矿量子点层贴合,得到光电突触器件。2.根据权利要求1所述的光电突触器件的制备方法，其特征在于，所述钙钛矿量子点层的材料为ABX3，其中A＝Cs
+
，CH3NH
3+
，CH(NH2)
2+
；B＝Pb
2+
，Sn
2+
，Ge
2+
；X＝Br
‑
，I
‑
，Cl
‑
。3.根据权利要求1所述的光电突触器件的制备方法，其特征在于，所述沟道层的材料为二硫化钼、二硒化钨、二硫化钨或黑磷。4.根据权利要求1所述的光电突触器件的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：周晔，陈雪，韩素婷，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：