[发明专利]一种双层三元氧化物的光电突触器件及其制备和工作方法

权利要求书

1.一种双层三元氧化物的光电突触器件，其特征在于：器件从上至下具有透明顶电极(1)、n型金属掺杂钛酸锶氧化物薄膜(2)、p型铝酸铜氧化物薄膜(3)和透明底电极(4)的垂直四层结构；n型金属掺杂钛酸锶氧化物薄膜和p型铝酸铜氧化物薄膜用于构建光电突触器件的功能层；透明导电薄膜作为顶电极、底电极和光窗，多个透明顶电极形成的阵列等距排布在器件上表面；用不同能量的光信号模拟视觉突触前端的动作电位，用器件的光电流响应模拟视觉突触的后电流。

2.根据权利要求1所述的一种双层三元氧化物的光电突触器件，其特征在于：光电突触器件的激励源为波长450nm～1550nm的光信号。

3.根据权利要求1所述的一种双层三元氧化物的光电突触器件，其特征在于：光电突触器件的响应时间为1ms～10ms。

4.根据权利要求1所述的一种双层三元氧化物的光电突触器件，其特征在于：透明顶电极和透明底电极都为透明导电薄膜，材料选自氧化铟锡ITO或氧化铟锌IZO。

5.根据权利要求1所述的一种双层三元氧化物的光电突触器件，其特征在于：透明顶电极由氧化铟锡ITO靶材或氧化铟锌IZO靶材射频溅射获得，薄膜厚度为50nm～100nm。

6.根据权利要求1所述的一种双层三元氧化物的光电突触器件，其特征在于：n型金属掺杂钛酸锶氧化物薄膜采用钛酸锶陶瓷靶材和金属颗粒射频共溅射的方法获得，薄膜厚度为20nm～60nm，其中金属颗粒选自铜Cu、银Ag、钌Ru其中一种；p型铝酸铜氧化物薄膜采用铝酸铜陶瓷靶材射频溅射的方法获得，薄膜厚度为30nm～80nm。

7.权利要求1至6任意一项所述的一种双层三元氧化物的光电突触器件的工作方法，其特征在于：当光激励信号作用在光电突触器件上时，光激励信号与n型金属掺杂钛酸锶氧化物薄膜相互作用并激发出光生载流子，所激发的光生载流子被n型金属掺杂钛酸锶氧化物薄膜(2)和p型铝酸铜氧化物薄膜(3)界面PN结内建电场分离，然后被氧空位或/和纳米金属颗粒引入的缺陷所捕获；当光激励信号从器件上移除时，氧空位或/和纳米金属颗粒引入的缺陷释放所捕获的光生载流子，产生持续光电流衰退且其衰退程度随激励光的波长、强度以及激励时间的变化而发生变化；当用光信号作为突触器件的动作电位，用衰退的持续光电流作为器件的突触后电流时，所述一种双层三元氧化物的光电突触器件在波长450nm～1550nm的范围内具有突触可塑性、经验学习和颜色识别的多项仿生视觉突触功能。

8.权利要求1至6任意一项所述的一种双层三元氧化物的光电突触器件的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤一：选用透明导电玻璃氧化铟锡ITO或氧化铟锌IZO作为基片，其上表面透明导电薄膜作为光电突触器件的下电极；进行清洗和干燥处理；

步骤二：将透明导电玻璃划分为两个区域，分别为光激励信号输入区和突触后电流检测区，并对突触后电流检测区进行保护，在光激励信号输入区预留窗口；采用射频溅射的方法获得p型铝酸铜氧化物薄膜；

步骤三：在步骤二的基础上，采用射频共溅射的方法获得n型金属掺杂钛酸锶氧化物薄膜；

步骤四：在步骤三的基础上，采用氧化铟锡ITO靶材或氧化铟锌IZO靶材，结合掩模版射频溅射的方法，获得阵列排布的等距透明顶电极。