多功能光电忆阻器件及光电忆阻器件阵列的制备方法技术

本申请涉及一种多功能光电忆阻器件及光电忆阻器件阵列的制备方法。多功能光电忆阻器件包括：由预设的涂层材料制成的底电极；设置于底电极上方的阻变层，用于形成导电细丝；设置于阻变层上方的过渡层，用于构建阻变层与过渡层之间的表面缺陷态，并提供满足预设计量条件的氧离子；设置于过渡层上方的上电极，对阻变层、过渡层和底电极进行保护。由此，通过将多功能光电忆阻器件制备到CMOS晶体管的源端，晶体管通过外围电路以及底部译码电路和互连线将128

【技术实现步骤摘要】
多功能光电忆阻器件及光电忆阻器件阵列的制备方法


[0001]本申请涉及仿生智能感知
，特别涉及一种多功能光电忆阻器件及光电忆阻器件阵列的制备方法。

技术介绍

[0002]人类获取外界信息的主要途径是通过视觉系统，由此人工视觉系统在智能领域备受关注，其在无人驾驶、军事跟踪、盲人导航和智能裁判等领域应用广泛，但基于传统的视觉架构面临一个关键的瓶颈，其发展依赖于高效率的信息获取和处理能力，然而当前的智能感知技术基于图像获取、存储与计算的分立式构架，使得图像数据在各层级之间进行大量的搬运，降低了数据的处理速度，同时产生了大量的功耗。而感存算一体器件可以模拟人类视网膜和大脑的工作方式，利用神经网络算法对图像信息进行并行处理，通过在存储器中嵌入计算能力，以新的运算架构基于光电流计算和基尔霍夫定律实现二维和三维矩阵乘法/加法运算，可以极大提升人工视觉系统的时效性。
[0003]相关技术中，这一研究还处于初步发展阶段，大多停留在功能单一的光电器件研究层面，缺少大规模的集成，使得这一架构目前只能实现特定场景中简单的视觉处理功能。
[0004]然而，在很多神经网络加速算法中，往往需要多种不同功能的器件协同完成，这就导致难以高效完成非结构化数据的深度处理，亟待解决。

技术实现思路

[0005]本申请提供一种多功能光电忆阻器件及光电忆阻器件阵列的制备方法，以解决现阶段人工视觉系统所研究的光电器件层面功能单一，缺少大规模集成的问题，实现器件多功能多模态的融合，为感存算一体的实现提供硬件基础
[0006]为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出一种多功能光电忆阻器件，包括：底电极、阻变层、过渡层和上电极，以通过电学软击穿操作，将多功能光电忆阻器件的动态光电特性转化为非易失性光电特性，其中，
[0007]所述底电极由预设的涂层材料制成；
[0008]所述阻变层，所述阻变层设置于所述底电极上方，用于形成导电细丝；
[0009]所述过渡层，所述过渡层设置于所述阻变层上方，用于构建所述阻变层与所述过渡层之间的表面缺陷态，并提供满足预设计量条件的氧离子；
[0010]所述上电极，所述上电极设置于所述过渡层上方，用于对所述阻变层、所述过渡层和所述底电极进行保护。
[0011]根据本申请的一个实施例，所述预设的涂层材料为氮化钛。
[0012]根据本申请的一个实施例，所述阻变层由氧化锌制成。
[0013]根据本申请的一个实施例，所述过渡层由钛制成。
[0014]根据本申请的一个实施例，所述上电极由钯金属制成。
[0015]根据本申请实施例提出的多功能光电忆阻器件，包括底电极、阻变层、过渡层和上
电极，以通过电学软击穿操作，将多功能光电忆阻器件的动态光电特性转化为非易失性光电特性，其中，底电极由预设的涂层材料制成；阻变层设置于底电极上方，用于形成导电细丝；过渡层设置于阻变层上方，用于构建阻变层与过渡层之间的表面缺陷态，并提供满足预设计量条件的氧离子；上电极设置于过渡层上方，用于对阻变层、过渡层和底电极进行保护。由此，解决了现阶段人工视觉系统所研究的光电器件层面功能单一，缺少大规模集成的问题，实现器件多功能多模态的融合，为感存算一体的实现提供硬件基础。
[0016]为达到上述目的，本申请第二方面实施例提出一种光电忆阻器件阵列的制备方法，采用第一方面实施例所述的多功能光电忆阻器件，所述多功能光电忆阻器件与晶体管相连，所述方法包括以下步骤：
[0017]获取待制备光电忆阻器件阵列的制备需求；
[0018]基于所述制备需求，确定所述待制备光电忆阻器件阵列的至少一条待引出位线和至少一条待引出字线；
[0019]根据所述至少一条待引出位线生成位线转变矩阵，并根据所述至少一条待引出字线生成字线转变矩阵，并根据所述位线转变矩阵和所述字线转变矩阵得到所述待制备光电忆阻器件阵列，以基于预设的基尔霍夫定律和/或预设的欧姆定律，利用所述待制备光电忆阻器件阵列进行乘累加操作。
[0020]根据本申请的一个实施例，所述根据所述至少一条待引出位线生成位线转变矩阵，并根据所述至少一条待引出字线生成字线转变矩阵，包括：
[0021]将每条待引出位线单独引出得到第一引出结果，并根据所述第一引出结果得到所述位线转变矩阵；
[0022]通过所述晶体管预设端的上电极将所有待引出位线与每条待引出字线互联后引出得到第二引出结果，并根据所述第二引出结果得到所述字线转变矩阵。
[0023]根据本申请实施例提出的光电忆阻器件阵列的制备方法，通过基于待制备光电忆阻器件阵列的制备需求，确定待制备光电忆阻器件阵列的至少一条待引出位线和至少一条待引出字线，根据至少一条待引出位线生成位线转变矩阵，并根据至少一条待引出字线生成字线转变矩阵，并根据位线转变矩阵和字线转变矩阵得到待制备光电忆阻器件阵列，以基于预设的基尔霍夫定律和/或预设的欧姆定律，利用待制备光电忆阻器件阵列进行乘累加操作。由此，通过将多功能光电忆阻器件制备到CMOS晶体管的源端，晶体管通过外围电路以及底部译码电路和互连线将128
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8个光电忆阻器进行集成，解决了现阶段人工视觉系统所研究的光电器件层面功能单一，缺少大规模集成的问题，实现器件多功能多模态的融合，为感存算一体的实现提供硬件基础。
[0024]为达到上述目的，本申请第三方面实施例提出一种光电忆阻器件阵列的制备装置，采用第一方面实施例所述的多功能光电忆阻器件，所述多功能光电忆阻器件与晶体管相连，所述装置包括：
[0025]获取模块，用于获取待制备光电忆阻器件阵列的制备需求；
[0026]确定模块，用于基于所述制备需求，确定所述待制备光电忆阻器件阵列的至少一条待引出位线和至少一条待引出字线；
[0027]累加模块，用于根据所述至少一条待引出位线生成位线转变矩阵，并根据所述至少一条待引出字线生成字线转变矩阵，并根据所述位线转变矩阵和所述字线转变矩阵得到
所述待制备光电忆阻器件阵列，以基于预设的基尔霍夫定律和/或预设的欧姆定律，利用所述待制备光电忆阻器件阵列进行乘累加操作。
[0028]根据本申请的一个实施例，所述累加模块，具体用于：
[0029]将每条待引出位线单独引出得到第一引出结果，并根据所述第一引出结果得到所述位线转变矩阵；
[0030]通过所述晶体管预设端的上电极将所有待引出位线与每条待引出字线互联后引出得到第二引出结果，并根据所述第二引出结果得到所述字线转变矩阵。
[0031]根据本申请实施例提出的光电忆阻器件阵列的制备装置，通过基于待制备光电忆阻器件阵列的制备需求，确定待制备光电忆阻器件阵列的至少一条待引出位线和至少一条待引出字线，根据至少一条待引出位线生成位线转变矩阵，并根据至少一条待引出字线生成字线转变矩阵，并根据位线转变矩阵和字线转变矩阵得到待制备光电忆阻器件阵列，以基于预设的基尔霍夫定律和/或预设的欧姆定律，利用待制备光电忆阻器件阵列进行乘累加操本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能光电忆阻器件，其特征在于，包括：底电极、阻变层、过渡层和上电极，以通过电学软击穿操作，将多功能光电忆阻器件的动态光电特性转化为非易失性光电特性，其中，所述底电极由预设的涂层材料制成；所述阻变层，所述阻变层设置于所述底电极上方，用于形成导电细丝；所述过渡层，所述过渡层设置于所述阻变层上方，用于构建所述阻变层与所述过渡层之间的表面缺陷态，并提供满足预设计量条件的氧离子；所述上电极，所述上电极设置于所述过渡层上方，用于对所述阻变层、所述过渡层和所述底电极进行保护。2.根据权利要求1所述的多功能光电忆阻器件，其特征在于，所述预设的涂层材料为氮化钛。3.根据权利要求2所述的多功能光电忆阻器件，其特征在于，所述阻变层由氧化锌制成。4.根据权利要求3所述的多功能光电忆阻器件，其特征在于，所述过渡层由钛制成。5.根据权利要求4所述的多功能光电忆阻器件，其特征在于，所述上电极由钯金属制成。6.一种光电忆阻器件阵列的制备方法，其特征在于，采用如权利要求1
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5中任一项所述的多功能光电忆阻器件，所述多功能光电忆阻器件与晶体管相连，其中，所述方法包括：获取待制备光电忆阻器件阵列的制备需求；基于所述制备需求，确定所述待制备光电忆阻器件阵列的至少一条待引出位线和至少一条待引出字线；根据所述至少一条待引出位线生成位线转变矩阵，并根据所述至少一条待引出字线生成字线转变矩阵，并根据所述位线转变矩阵和所述字线转变矩阵得到所述待制备光电忆阻器件阵列，以基于预设的基尔霍夫定律和/或预设的欧姆定律，利用所述待制备光电忆阻器件阵列进行乘累加操作。7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐建石，黄河意，王钰言，高滨，钱鹤，吴华强，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：