一种基于钛酸锶的人工光电突触器件及其在构建神经网络中的应用制造技术

技术编号：45059097 阅读：6 留言：0更新日期：2025-04-22 17:42

本发明专利技术公开了一种基于钛酸锶的人工光电突触器件及其在构建神经网络中的应用，属于人工光电突触器件技术领域，由下自上依次包括单晶Nb:STO衬底、Sr<subgt;n+1</subgt;TinO<subgt;3n+1</subgt;薄膜层(n为1、2、3)及金属电极。本发明专利技术一种基于钛酸锶的人工光电突触器件表现出优异的电阻开关性能，变化幅度大于10<supgt;4</supgt;。Sr<subgt;2</subgt;TiO<subgt;4</subgt;/Nb:SrTiO<subgt;3</subgt;异质结薄膜器件也显示出对可见光的敏感响应，通过电压调制实现了从易失性到非易失性器件行为的转变，说明Sr<subgt;2</subgt;TiO<subgt;4</subgt;/Nb:SrTiO<subgt;3</subgt;薄膜器件还是一种选择性光子突触，通过电压调制，器件特性可以在光电探测器和光电突触之间切换。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人工光电突触器件，具体涉及一种基于钛酸锶的人工光电突触器件及其在构建神经网络中的应用。

技术介绍

1、ruddlesden-popper(rp)结构钙钛矿氧化物，因其在太阳能电池、铁电体、热电体和正极材料中的潜在应用而逐渐引起人们的兴趣，srn+1tino3n+1(n≠∞)是其中的一种，srn+1tino3n+1可以被视为钙钛矿结构之间存在独立的插层，以容纳多余的sro，这可能导致更有价值的电子性质；与srn+1tino3n+1不同的是单晶nb:sto衬底具有正常的钙钛矿结构，ti原子位于氧八面体的中间，sr原子位于其顶点，nb取代了部分sr原子，如图3所示。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种基于钛酸锶的人工光电突触器件，能够实现更高的开关比值。

2、本专利技术的目的之二在于提供一种基于钛酸锶的人工光电突触器件作为光电检测器的用途，能够用于光电检测器件，通过电压调制，器件特性可以在光电探测器和光电突触之间切换，电压的增加导致光电流衰减时间延长。

3、本专利技术目的之三在于提供一种基于钛酸锶的人工光电突触器件在人工智能网络领域中信息过滤和记忆方面的应用，过调制电压，实现对信息过滤和记忆的功能。

4、本专利技术目的之四在于提供一种基于钛酸锶的人工光电突触器件在构建神经网络中的应用，能够提高对神经网络对静态和动态目标的识别精度。

5、本专利技术的目的之一采用如下技术方案实现：

<p>6、一种基于钛酸锶的人工光电突触器件，由下自上依次包括单晶nb:sto衬底、srn+1tino3n+1薄膜层(n为1、2、3)及金属电极。

7、进一步地，所述基于钛酸锶的人工光电突触器件为sr2tio4/nb:srtio3薄膜器件，所述sr2tio4/nb:srtio3薄膜器件由下自上依次包括单晶nb:sto衬底、sr2tino4薄膜层及金属电极。

8、进一步地，所述sr2tino4薄膜层的厚度为130nm，单晶nb:sto衬底中，nb的掺杂浓度为0.7wt％，所述金属电极的材质为au，所述sr2tino4薄膜层的晶体间间距为为0.862nm；所述单晶nb:sto衬底的晶体间间距为0.517nm。

9、本专利技术目的二提供一种基于钛酸锶的人工光电突触器件作为光电检测器的用途。

10、进一步地，通过电压调制，所述光电探测器能够切换成所述光电探测器。

11、本专利技术目的之三提供一种基于钛酸锶的人工光电突触器件在人工智能网络领域中信息过滤和记忆方面的应用。

12、进一步地，先构建所述sr2tio4/nb:srtio3薄膜器件的突触矩阵，通过调制电压，实现对信息过滤和记忆的功能。

13、本专利技术目的之四提供一种基于钛酸锶的人工光电突触器件在构建神经网络中的应用。

14、进一步地，所述基于钛酸锶的人工光电突触器件作为作为卷积神经网络梯度下降工具使用。

15、进一步地，所述基于钛酸锶的人工光电突触器件能够提高对神经网络对静态和动态目标的识别精度。

16、相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：

17、(1)本专利技术提供的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件，其中sr2tio4/nb:srtio3薄膜器件的异质结结构能够弥补单一材料的不足，增强其在各种操作条件下的稳定性。单晶nb:sto衬底的高导电性与srn+1tino3n+1形成肖特基势垒，通过电荷载流子捕获和释放来调制基于钛酸锶的人工光电突触器件的导电性，在双向电压扫描下，这些器件也表现出优异的电阻开关性能，变化幅度大于104。sr2tio4/nb:srtio3异质结薄膜器件也显示出对可见光的敏感响应，通过电压调制实现了从易失性到非易失性器件行为的转变，说明sr2tio4/nb:srtio3薄膜器件还是一种选择性光子突触，通过电压调制，器件特性可以在光电探测器和光电突触之间切换，电压的增加导致衰减时间的延长。

18、(2)本专利技术提供的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件能提高对神经网络中静态和动态目标的识别精度，暗示了突触装置在神经网络中的发展潜力。

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【技术保护点】

1.一种基于钛酸锶的人工光电突触器件，其特征在于，由下自上依次包括单晶Nb:STO衬底、Srn+1TinO3n+1薄膜层(n＝1、2、3)及金属电极。

2.如权利要求1所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件，其特征在于，所述基于钛酸锶的人工光电突触器件为Sr2TiO4/Nb:SrTiO3薄膜器件，所述Sr2TiO4/Nb:SrTiO3薄膜器件由下自上依次包括单晶Nb:STO衬底、Sr2TiO4薄膜层及金属电极。

3.如权利要求2所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件，其特征在于，所述Sr2TinO4薄膜层的厚度为130nm，单晶Nb:STO衬底中，Nb的掺杂浓度为0.7wt％，所述金属电极的材质为Au，所述Sr2TinO4薄膜层的晶体间间距为为0.862nm；所述单晶Nb:STO衬底的晶体间间距为0.517nm。

4.权利要求1-3任一项所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件作为光电检测器的用途。

5.如权利要求4所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件作为光电检测器的用途，其特征在于，通过电压调制，所述光电探测器能够切换成所述光电探测器。

6.权利要求1-3任一项所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件在人工智能网络领域中信息过滤和记忆方面的应用。

7.如权利要求6所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件在人工智能网络领域中信息过滤和记忆方面的应用，其特征在于，先构建所述Sr2TiO4/Nb:SrTiO3薄膜器件的突触矩阵，通过调制电压，实现对信息过滤和记忆的功能。

8.权利要求1-3任一项所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件在构建神经网络中的应用。

9.如权利要求8所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件在构建神经网络中的应用，其特征在于，所述基于钛酸锶的人工光电突触器件作为作为卷积神经网络梯度下降工具使用。

10.如权利要求8所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件在构建神经网络中的应用，其特征在于，所述基于钛酸锶的人工光电突触器件能够提高对神经网络对静态和动态目标的识别精度。

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【技术特征摘要】

1.一种基于钛酸锶的人工光电突触器件，其特征在于，由下自上依次包括单晶nb:sto衬底、srn+1tino3n+1薄膜层(n＝1、2、3)及金属电极。

2.如权利要求1所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件，其特征在于，所述基于钛酸锶的人工光电突触器件为sr2tio4/nb:srtio3薄膜器件，所述sr2tio4/nb:srtio3薄膜器件由下自上依次包括单晶nb:sto衬底、sr2tio4薄膜层及金属电极。

3.如权利要求2所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件，其特征在于，所述sr2tino4薄膜层的厚度为130nm，单晶nb:sto衬底中，nb的掺杂浓度为0.7wt％，所述金属电极的材质为au，所述sr2tino4薄膜层的晶体间间距为为0.862nm；所述单晶nb:sto衬底的晶体间间距为0.517nm。

4.权利要求1-3任一项所述的一种基于钛酸锶的人工光电突触器件作为光电检测器的用途。

5.如权利要求4所述的一种基于钛酸锶的人工光电突...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，潘文灏，潘奕君，王银海，张涛，唐新桂，吴浩怡，钟如意，刘家豪，
申请(专利权)人：广州番禺职业技术学院，
类型：发明
国别省市：

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