[发明专利]一种双层薄膜结构的全光控忆阻器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双层薄膜结构的全光控忆阻器件及其制备方法，所述全光控忆阻器件从下往上依次为SiO₂衬底、惰性电极、ZnO薄膜层、MoO_x薄膜层和透明电极，所述ZnO薄膜层和MoO_x薄膜层共同组成了全光控忆阻器件的光电忆阻层，构成具有一定势垒宽度的异质结结构。本发明的全光控忆阻器件可以通过调控ZnO/MoO_x异质结的势垒宽度，在紫外光和绿光的调控下实现光门控的可逆激活和抑制。本发明的全光控忆阻器件作为两端器件，结构简单、易于制备、具有可集成性，利用紫外光和绿光的可逆调控可以实现在全光控制下对器件的可逆调制。在视觉感存算一体技术的研究中具有良好的应用潜力。

技术领域

本发明属于微电子材料与器件领域技术领域，涉及一种双层薄膜结构的全光控忆阻器件及其制备方法。

背景技术

冯·诺依曼架构在现代智能技术的发展中起到至关重要的作用，它为计算机的运算架构提供了实用的理论指导，使计算机系统成为人类生活中不可或缺的一部分。然而，随着智能时代的到来，在数据爆炸的现代生活中，各种人工智能技术需要更快的运算速度，也需要更大的存储空间和更低的运算能耗。逐渐地，人们意识到，传统冯·诺依曼架构中，由于负责信息存储的单元和负责数据处理的运算单元处于分离的状态，这两者的处理连接需要一个数据模数转换(ADC)装置来完成，独立功能单元之间的信息转换和传递需要额外的时间和能量消耗，限制了计算效率的提高，也使得现代计算机运算系统功耗巨大，这被称为冯·诺依曼瓶颈。因此，开发具有避免数据转换和传输能力的新型传感器计算电子技术成为研究人员的重要目标。由于忆阻器具有着较高的密度、偏低的延迟性和数据处理时非易失等特性，这类电子元件在存算一体技术领域得到了广泛的关注，也成为了科研人员重要的科研方向。除此之外，光学与电学协同调制的引入，也为忆阻器件在感存算一体技术发展的探究中奠定了坚实的基础。然而，大多数忆阻器件得光学调制中，光信号只能使器件被单向激励，如需实现双向的激励和抑制功能，仍需电信号的引入，这使忆阻器件在感存算一体技术的发展中仍然受到制衡。

发明内容

基于上述技术现状，本发明提供了一种双层薄膜结构的全光控忆阻器件及其制备方法，可以在全光条件下实现激励和抑制效果。

本发明的技术方案如下：

一种双层薄膜的全光控忆阻器件，从下往上依次为SiO₂衬底、惰性电极、ZnO薄膜层、MoO_x薄膜层、透明电极，所述ZnO薄膜层和MoO_x薄膜层共同组成了全光控忆阻器件的光电忆阻层。

所述ZnO薄膜层的厚度为100±20nm，所述MoO_x薄膜层的厚度为100±30nm。

所述惰性电极为W、Pt等，所述透明电极为ITO、FTO等。

一种上述双层薄膜结构的全光控忆阻器件的制备方法，包括以下步骤：

S1、将SiO₂衬底依次用丙酮、乙醇、去离子水超声清洗8～15分钟，用氮气吹干；

S2、在SiO₂衬底上沉积W薄膜作为底电极，生长条件为：在室温纯氩气的环境下，使用钨靶以80W的功率溅射5分钟；

S3、在W电极上沉积ZnO薄膜，生长条件为：在室温纯氩气的环境下，使用氧化锌靶以80W的功率溅射30分钟；

S4、在ZnO薄膜上沉积MoO_x薄膜，生长条件为：在室温纯氩气的环境下，使用氧化钼靶以80W的功率溅射30分钟，制得光电忆阻层；

S5、在步骤S4制得得光电忆阻层上沉积透明电极ITO，生长条件为：在室温纯氩气的环境下，使用ITO靶以30W的功率溅射2分钟。

步骤S2-S5中，所述沉积方法均为磁控溅射法。