一种基于二维半导体的晶圆级突触电子阵列器件以及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于二维半导体的晶圆级突触电子阵列器件以及其制备方法。该晶圆级突触电子阵列器件包括以下要素：晶圆级底电极、作为功能层的二维半导体材料，以及位于该材料顶部的顶部电极。这一晶圆级设计方法适用于制备晶圆级阵列器件，其兼容尺寸范围从2寸到32寸。晶圆级突触电子阵列器件的单元具备两个输出端口，其中底部输出端口标记为电极一，而顶部输出端口标记为电极二。功能层与电极之间形成可靠的欧姆接触。制备方法允许制备二维半导体的晶圆级突触电子阵列器件，功能层可以包含多层堆叠，从而在纵向上形成异质结构或1S1R、1D1R结构，甚至是3D多层输出结构。顶部电极可以设计为透明电极，实现光电同时调制，以实现光电突触仿生功能。此外，该二维半导体的晶圆级突触电子阵列器件具备柔性基底兼容性，并且外部设置有封装。这项发明专利技术还支持阵列的三维器件设计，为二维半导体的晶圆级突触电子阵列器件提供了新的设计思路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及二维半导体，特别涉及了一种晶圆级突触电子阵列器件及其制备方法。该领域包括了晶圆级底电极、二维半导体材料、顶部电极的设计和制备，以及如何实现可靠的欧姆接触，如何在功能层中包含多层堆叠，以及如何设计透明电极以实现光电调制等相关技术。此外，该领域还包括了柔性基底兼容性和外部封装技术，以及支持三维器件设计的新思路。

技术介绍

1、随着大数据和人工智能的迅速崛起，我们迫切需要替代传统互补金属氧化物半导体(cmos)电子设备的计算硬件，以解决与功耗和数据传输延迟相关的挑战。电子突触及其人工神经网络由于模仿了人类神经元、突触及其网络的工作原理，因此具备卓越的能量效率和面积效率。然而，它们需要克服传统冯诺依曼架构中存在的功耗限制。忆阻器被广泛认为是人工突触的有前途的候选材料，可作为神经形态计算的关键构建模块。此外，由忆阻器制成的交叉开关阵列由于其快速且高度并行的计算能力，以及利用基于欧姆定律和基尔霍夫定律的乘法累加(mac)运算，有望构建更强大的神经网络。然而，目前基于过渡金属氧化物的最先进的忆阻交叉开关阵列面临着一些挑战，如有限的电阻开关比率以及相当大的时本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于二维半导体的晶圆级突触电子阵列器件，包括：

2.根据权利要求1所述的二维半导体的晶圆级突触电子阵列器件，其中所述的二维材料包括石墨烯(Graphene)；过渡金属二硫化物(Transition Metal Dichalcogenides，TMDs)如：钼二硫化物(MoS2)、硒化钨(WSe2)、硫化钼(MoSe2)等；磷化硅(Silicene)；磷化氮(Phosphorene)；黑磷(Black Phosphorus)；二硫化钼硒化钼合金(MoSe2-WSe2 Alloy)；碳化硅(Silicon Carbide，SiC)和多元二维材料如：三元二维材料氮磷化硼(B...

【技术特征摘要】

1.一种基于二维半导体的晶圆级突触电子阵列器件，包括：

2.根据权利要求1所述的二维半导体的晶圆级突触电子阵列器件，其中所述的二维材料包括石墨烯(graphene)；过渡金属二硫化物(transition metal dichalcogenides，tmds)如：钼二硫化物(mos2)、硒化钨(wse2)、硫化钼(mose2)等；磷化硅(silicene)；磷化氮(phosphorene)；黑磷(black phosphorus)；二硫化钼硒化钼合金(mose2-wse2 alloy)；碳化硅(silicon carbide，sic)和多元二维材料如：三元二维材料氮磷化硼(bp3n3)和硫化钨二钼(w2mos4)，四元二维材料"cuinp2s6"和"agbip2se6"材料，五元二维材料如二硫化锗碲(gete2sb2te3)等和多元掺杂二维材料cu：agbip2se6等。

3.根据权利要求1所述的二维半导体的晶圆级突触电子阵列器件，其中所述的阵列电极是由金属制成的包括铝(al)、铜(cu)、金(au)、银(ag)、铂(pt)、钨(w)、钴(co)、镍(ni)、铌(nb)和钛(ti)等。

4.根据权利要求1的晶圆级突触电子阵列器件，其中功能层与电极之间形成可靠的欧姆接触。

5.根据权利要求1或2所述的晶圆级突触电子阵列器件，其中所述的底电极是由导电电极组成包括氧化铟锡(ito)、氧化锌(zno)氧化铟锡锌(itzo)、氧化铟锌(izo)、氧化铟锡镁(itm...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘富才，王金勇，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：