[发明专利]一种基于二维磁性材料的突触器件及其应用

说明书

本发明公开了一种基于二维磁性材料的突触器件及其应用。所述突触器件包括：第一电极、第二电极和磁性功能层；所述磁性功能层设置于第一电极和第二电极之间；并且，所述磁性功能层包含两个以上铁磁层，两个以上所述铁磁层沿所述磁性功能层的厚度方向层叠设置，所述铁磁层由二维磁性材料形成；所述第一电极、第二电极还与电压源电连接，所述电压源用于调控所述磁性功能层中的至少一个铁磁层的磁矩翻转，并使所述磁性功能层生成多态信号。本发明中的基于二维磁性材料的突触器件，器件整体尺寸小，具有较高的集成度和集成自由，且功耗低。

技术领域

本发明属于类脑计算技术领域，具体涉及一种基于二维磁性材料的突触器件及其应用。

背景技术

随着大数据时代的到来，当代计算机技术开始遭遇冯诺依曼瓶颈，传统的冯诺伊曼架构无法在大量高效的数据运算同时维持较低的能耗。人们开始探索一种高效的、低功耗的类似于人脑的神经形态计算。神经形态计算所依赖的硬件系统主要包括神经元器件和突触器件，其中突触器件用于对输入信号进行过滤、加权，需要具备可调控且非易失的特性。基于传统的CMOS技术发展的神经形态芯片展现出了优异的计算性能，然其需要大量的电路元件，带来了严重的尺寸限制与能耗问题。

因此，如何控制突触器件的尺寸以及能耗是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于二维磁性材料的突触器件及其应用，克服了现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种基于二维磁性材料的突触器件，其包括：第一电极、第二电极和磁性功能层；所述磁性功能层设置于第一电极和第二电极之间；并且，所述磁性功能层包含两个以上铁磁层，两个以上所述铁磁层沿所述磁性功能层的厚度方向层叠设置，所述铁磁层由二维磁性材料形成；所述第一电极、第二电极还与电压源电连接，所述电压源用于调控所述磁性功能层中的至少一个铁磁层的磁矩翻转，并使所述磁性功能层生成多态信号。

其中，所述多态信号可以是多态电阻信号。

进一步的，所述电压源产生的电流至少大于所述磁性功能层中最薄铁磁层的临界翻转电流。

进一步的，所述磁性功能层中至少两个铁磁层的厚度不同。

在一些实施方案中，多个所述铁磁层的厚度沿所述磁性功能层的厚度方向增大或减小。

在一些实施方案中，所述铁磁层的厚度在100nm以内，优选为6nm～50nm。

在一些实施方案中，所述磁性功能层中的两个以上所述铁磁层可以采用相同的二维磁性材料，也可以采用不同的二维磁性材料。

进一步的，所述二维磁性材料包括Fe₃GeTe₂、Cr₂Ge₂Te₆、Cr₂Si₂Te₆、VSe₂、MnSe_x、CrI₃、CrBr₃、GdI₂、InP₃、GaSe、GaS、VS₂中的任意一种，且不限于此。

在一些实施方案中，所述磁性功能层还可以包括重金属层，所述重金属层与所述铁磁层层叠设置，并分布在所述第一电极或第二电极与所述铁磁层之间。

其中，所述重金属层的材质可以是铂，但不限于此。

在一些实施方案中，所述磁性功能层还可以包括非磁性隔离层，所述非磁性隔离层用于分隔两个所述的铁磁层。

在一些实施方案中，所述磁性功能层还可以包括绝缘层，所述绝缘层用于分隔两个所述的铁磁层。