一种储备池元件制造技术

本发明专利技术提供了一种储备池元件；所述元件包括：衬底层、栅介质层、沟道层、源漏电极、侧栅输入电极以及侧栅调控电极；所述栅介质层设置于所述衬底层的上方；所述沟道层、侧栅输入电极以及侧栅调控电极分别设置于所述栅介质层的上方；所述侧栅输入电极位于所述沟道层与所述侧栅调控电极之间，且当施加在所述侧栅调控电极的电压发生改变时，所述栅介质层中参与调控沟道层电导的可移动带电粒子的浓度改变；通过实施本发明专利技术，可以通过改变侧栅调控端的电压来改变沟道层中的电导，获得更多储备池元件的储池状态，提高储备池的信息处理能力。提高储备池的信息处理能力。提高储备池的信息处理能力。

【技术实现步骤摘要】
一种储备池元件


[0001]本专利技术涉及储备池计算领域，尤其涉及一种储备池元件。

技术介绍

[0002]储备池计算作为一种基于递归神经网络的计算范式，输入信息在储备池中被映射到高维空间并保留了其时间上的先后特征，在高维空间中获取的特征信息在读出层中进行加权矩阵运算，从而获得输出结果。其具有训练成本低，善于处理时序信息等优势。但现有技术中，由于忆阻器单一的物理机制和简单的两端结构，导致基于忆阻器的储备池计算系统仍面临着储备池状态不足的问题，限制了储备池的信息处理能力；现在大多数研究工作对此提出的解决方案都是增加忆阻器数量，通过不同尺寸、材料或者工艺制得的大量忆阻器器件的堆叠来获得大量的储池状态，但采用这样的方法会使得工艺难度、材料成本和工作能耗大大增加。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种储备池元件，能够通过改变侧栅调控端的电压来改变沟道层中的电导，获得更多储备池元件的储池状态。
[0004]本专利技术提供了一种储备池元件，包括：衬底层、栅介质层、沟道层、源漏电极、侧栅输入电极以及侧栅调控电极；
[0005]所述栅介质层设置于所述衬底层的上方；
[0006]所述沟道层、侧栅输入电极以及侧栅调控电极分别设置于所述栅介质层的上方；
[0007]所述侧栅输入电极位于所述沟道层与所述侧栅调控电极之间，且当施加在所述侧栅调控电极的电压发生改变时，所述栅介质层中参与调控沟道层电导的可移动带电粒子的浓度改变。
[0008]进一步的，所述栅介质层的设置方式为磁控溅射、溶胶凝胶法或化学气相沉积。
[0009]进一步的，所述栅介质层的构成材料为电子绝缘的快离子导体。
[0010]进一步的，所述沟道层的设置方式包括：磁控溅射、溶胶
‑
凝胶法、机械剥离法以及化学气相沉积中的一种或多种。
[0011]进一步的，所述沟道层的构成材料包括：ITO、IGZO、α
‑
Nb2O5以及α
‑
MoO3。
[0012]进一步的，所述源漏电极的设置方法包括：磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸镀以及化学气相沉积中的一种。
[0013]进一步的，所述源漏电极的构成材料包括：ITO、Al以及Ti/Au中的一种或多种。
[0014]进一步的，所述侧栅输入电极和侧栅调控电极的设置方法包括：磁控溅射、热蒸镀、电子束蒸镀以及化学气相沉积中的一种。
[0015]进一步的，所述侧栅输入电极和侧栅调控电极的构成材料包括：ITO、Al以及Ti/Au中的一种或多种。
[0016]本专利技术的实施例，具有如下有益效果：
[0017]本专利技术提供了一种储备池元件；所述元件包括：衬底层、栅介质层、沟道层、源漏电极、侧栅输入电极以及侧栅调控电极；所述栅介质层设置于所述衬底层的上方；所述沟道层、侧栅输入电极以及侧栅调控电极分别设置于所述栅介质层的上方；所述侧栅输入电极位于所述沟道层与所述侧栅调控电极之间，且当施加在所述侧栅调控电极的电压发生改变时，所述栅介质层中参与调控沟道层电导的可移动带电粒子的浓度改变；通过实施本专利技术，可以通过改变侧栅调控端的电压来改变沟道层中的电导，以获得更多储备池元件的储池状态，提高储备池的信息处理能力。
附图说明
[0018]图1是本专利技术一实施例提供的储备池原件的立体结构示意图；
[0019]图2是本专利技术一实施例提供的储备池原件调控原理示意图；
[0020]图3是本专利技术一实施例提供的不同栅压下沟道电流变化示意图；
[0021]图4是本专利技术一实施例提供的不同栅压下另一沟道电流变化示意图；
[0022]图5是本专利技术一实施例提供的储备池元件的动力学特性示意图；
[0023]图6是本专利技术一实施例提供的动力学特性数据拟合示意图；
[0024]图7是本专利技术一实施例提供的不同栅压下弛豫时间变化示意图；
[0025]图8是本专利技术一实施例提供的不同栅压下电流增益变化示意图。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]如图1所示，一实施例提供的一种储备池元件，包括：衬底层(Si Substrate)、栅介质层(Electrolyte)、沟道层(Channel)、源漏电极(S、D)、侧栅输入电极(G1)以及侧栅调控电极(G2)；需要说明的是，所述的S和D指代的是source和drain，G1指代的是gate1，G2指代的是gate2。
[0028]在一个优选的实施例中，所述栅介质层设置于所述衬底层的上方；所述沟道层、侧栅输入电极以及侧栅调控电极分别设置于所述栅介质层的上方；所述侧栅输入电极位于所述沟道层与所述侧栅调控电极之间，且当施加在所述侧栅调控电极的电压发生改变时，所述栅介质层中参与调控沟道层电导的可移动带电粒子的浓度改变。
[0029]具体的，如图2所示，通过改变侧栅调控端(G2)的栅压，改变栅介质层内的可移动带电粒子的分布情况，本实施例采用ScO
x
栅介质层，ScO
x
栅介质层中可移动带电粒子为质子(H
+
)。当侧栅调控端(G2)栅压为负时，栅介质层中一部分质子被吸引聚集在侧栅调控端(G2)附近，从而导致实际参与调控沟道电导的质子浓度变低；当侧栅调控端(G2)栅压为正时，则对参与沟道电导调控的质子浓度起到增多的作用。除此之外，侧栅调控端(G2)的栅压变化也会耦合进实际参与调控沟道层电导的电场中，也就是说，实际上调控沟道电导的电场由侧栅输入端(G1)和侧栅调控端(G2)共同组成，这也为实际沟道电导变化曲线带来了更多样的非线性变化特征，即更多的储池状态。
[0030]在一个优选的实施例中，所述栅介质层的设置方式为磁控溅射、溶胶凝胶法或化学气相沉积；所述栅介质层的构成材料为电子绝缘的快离子导体。
[0031]具体的，设置栅介质层的方式为磁控溅射、溶胶
‑
凝胶法或者化学气相沉积。栅介质层的构成材料为非晶ScO
x
、非晶AlO
y
、非晶SiO2、非晶Li
z
SiO2、Li3PO4/钙钛矿型Li0.5La0.5TiO3(LLTO)复合层等电子绝缘的快离子导体中的一种或多种，1.2≤x≤2.5、1.2≤y≤2.5、z＝1.5。栅介质层的厚度为50～300nm。
[0032]在一个优选的实施例中，所述沟道层的设置方式包括：磁控溅射、溶胶
‑
凝胶法、机械剥离法以及化学气相沉积中的一种或多种；所述沟道层的构成材料包括：ITO、IGZO、α
‑
Nb2O5以及α
‑
MoO3。
[0033]具体的，设置沟道层的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储备池元件，其特征在于，包括：衬底层、栅介质层、沟道层、源漏电极、侧栅输入电极以及侧栅调控电极；所述栅介质层设置于所述衬底层的上方；所述沟道层、侧栅输入电极以及侧栅调控电极分别设置于所述栅介质层的上方；所述侧栅输入电极位于所述沟道层与所述侧栅调控电极之间，且当施加在所述侧栅调控电极的电压发生改变时，所述栅介质层中参与调控沟道层电导的可移动带电粒子的浓度改变。2.如权利要求1所述的一种储备池元件，其特征在于，所述栅介质层的设置方式为磁控溅射、溶胶凝胶法或化学气相沉积。3.如权利要求1所述的一种储备池元件，其特征在于，所述栅介质层的构成材料为电子绝缘的快离子导体。4.如权利要求1所述的一种储备池元件，其特征在于，所述沟道层的设置方式包括：磁控溅射、溶胶
‑
凝胶法、机械剥离法以及化学气相沉积中的一种或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳辉，刘可康，梁琳子，罗致远，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：