[发明专利]氧化物基电子突触器件及其阵列

权利要求书

1.一种氧化物基电子突触器件，包括：

源电极、漏电极和栅电极；

沟道层，形成于所述源电极和漏电极之间，为固态氧化物材料；以及

电解质层，作为栅介质而形成于所述沟道层和栅电极之间，为离子导通而电子绝缘的固态电解质材料。

2.根据权利要求1所述的氧化物基电子突触器件，其特征在于，所述沟道层的材料选自VO₂、NbO₂、TiO₂、NiO、Ta₂O₅、Ga₂O₃中的一种，厚度为50～300nm；

所述电解质层的材料选自LiClO₄/PEO、Li_xSiO_y、Li_xTiO_y、LiPON、SiO₂中的一种，厚度为100nm～1μm，其中x、y分别为化学计量比；

所述源电极、漏电极和栅电极分别选自TiN、Poly-Si、Pd、Pt、W、Au中的一种，厚度分别为10nm～200nm。

3.根据权利要求1所述的氧化物基电子突触器件，其特征在于，所述氧化物基电子突触器件为平面型器件，所述源电极相对于漏电极沿平行于衬底方向设置以在所述源电极、漏电极之间形成横向的所述沟道层。

4.根据权利要求3所述的氧化物基电子突触器件，其特征在于，所述氧化物基电子突触器件通过以下步骤制备：

在衬底上形成绝缘氧化层，在所述绝缘氧化层上分别形成源电极、漏电极，在暴露的绝缘氧化层上以及所述源电极、漏电极上形成沟道层，在所述沟道层上形成电解质层，在所述电解质层上形成栅电极；或者

所述氧化物基电子突触器件通过以下步骤制备：

在衬底上形成绝缘氧化层；在所述绝缘氧化层上形成栅电极；在所述栅电极上形成电解质层；在所述电解质层上形成沟道层；在所述沟道层上形成源电极、漏电极。

5.根据权利要求1所述的氧化物基电子突触器件，其特征在于，所述氧化物基电子突触器件为垂直型器件，所述源电极相对于漏电极沿垂直于衬底方向设置以在所述源电极、漏电极之间形成竖向的所述沟道层。

6.根据权利要求5所述的氧化物基电子突触器件，其特征在于，所述氧化物基电子突触器件通过以下步骤制备：

在衬底上形成绝缘氧化层，在所述绝缘氧化层上形成漏电极，在所述漏电极上形成绝缘隔离层，在所述绝缘隔离层上形成源电极，自所述源电极开始刻蚀直至到达所述绝缘氧化层而形成孔洞，在刻蚀的所述孔洞上形成沟道层，在所述沟道层上形成电解质层，在所述电解质层上形成栅电极；或者

所述氧化物基电子突触器件通过以下步骤制备：

在衬底上形成绝缘氧化层，在所述绝缘氧化层上形成漏电极，在所述漏电极上形成沟道层，在所述沟道层上形成源电极，自所述源电极开始刻蚀直至到达所述绝缘氧化层而形成孔洞，在刻蚀的所述孔洞上形成电解质层，在所述电解质层上形成栅电极。

7.根据权利要求1所述的氧化物基电子突触器件，其特征在于，所述栅电极位于源电极、漏电极之上而形成顶栅结构，或者所述栅电极位于源电极、漏电极之下而形成底栅结构。

8.根据权利要求1所述的氧化物基电子突触器件，其特征在于，所述氧化物基电子突触器件还包括衬底和绝缘氧化层，其中所述绝缘氧化层用于将衬底与源电极、漏电极及栅电极相隔离。

9.一种氧化物基电子突触器件阵列，其特征在于，使用如权利要求1至8中任一项所述的氧化物基电子突触器件与选通器件连接后以交叉阵列的形式集成。

10.根据权利要求9所述的氧化物基电子突触器件阵列，其特征在于，通过并行的对一行器件的栅极和源极输入信号完成所述氧化物基电子突触器件阵列的编程操作；通过并行的对一列器件的漏极和源极输入信号完成所述氧化物基电子突触器件阵列的读取操作。