[发明专利]氧化镓X-ray光突触器件

说明书

本公开提供一种氧化镓X‑ray光突触器件，包括：衬底层，选用绝缘材料制备而成；氧化镓吸光层，设置于所述衬底层表面，用于在X‑ray信号的激励下产生光生载流子；图形化电极，设置于所述氧化镓吸光层表面，用于收集氧化镓吸光层产生的所述光生载流子并输出电信号。

技术领域

本公开涉及光电器件、半导体技术领域，尤其涉及一种氧化镓X-ray光突触器件。

背景技术

机器视觉为人工智能的分支，希望用机器代替人眼来做测量和判断，被广泛应用于模式识别、目标检测等任务中。在传统的视觉系统结构中，摄像头与计算机分离、内存与处理单元分离，导致了严重的能量损耗和时间延迟问题。利用光突触器件代替传统光传感器件，感存结合，可以有效缓解上述问题。

突触指一个神经元的冲动传到另一个神经元或传到另一细胞间的相互接触的结构，突触器件具备的可塑性特点赋予了其信息存储和处理的能力。目前的突触器件大部分集中于电突触的实现，即主要通过利用电刺激模拟突触行为。光突触器件指将光的感知功能与突触功能集成的器件，具备光信息的感知、存储、信息处理能力，可提升光信息处理的效率。目前已有光突触器件大多对可见光、红外、紫外光敏感，针对于X-ray的光突触器件几乎没有。

在当前的医疗卫生领域中，基于X-ray技术的探测与成像装置利用广泛，例如固体型半导体X-ray探测器，固体型半导体X-ray探测器可分为直接探测器和间接探测器，其中直接探测器避免了中间转换过程的信号损失，具备能量分辨率更高、系统体积更小、成本低、适合大批量生产的优点。常用的直接型X-ray探测材料主要有非晶Se、Si、Ge、PbI₂、HgI₂、CdTe、CdZnTe和PbO等。然而，这几种探测材料都属于中低带隙的半导体材料，禁带宽度小于3eV，在工作温度、耐压、抗辐照和灵敏度等方面仍然面临挑战。Pb、Hg和Cd等元素会对环境造成严重污染，并对人体有剧毒，不符合目前全球绿色环保的可持续发展理念。因此，急需开发用于高精度X-ray探测技术的“绿色”无毒材料，以制备更为理想的X-ray探测突触器件。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种氧化镓X-ray光突触器件，以缓解现有技术中对X-ray探测突触器件的研究不足问题，及基于X射线探测器件制备材料禁带宽度小，工作温度、耐压、抗辐照和灵敏度等方面面临不足，易对环境造成严重污染，并对人体害等技术问题。

(二)技术方案

本公开提供一种氧化镓X-ray光突触器件，包括：衬底层，选用绝缘材料制备而成；氧化镓吸光层，设置于所述衬底层表面，用于在X-ray信号的激励下产生光生载流子；图形化电极，设置于所述氧化镓吸光层表面，用于收集氧化镓吸光层产生的所述光生载流子并输出电信号。

根据本公开实施例，所述图形化电极包括周期对称性电极。

根据本公开实施例，所述图形化电极的周期宽度为10μm-10mm。

根据本公开实施例，所述图形化电极包括周期方形状电极、周期圆形状电极、或周期叉指状电极。

根据本公开实施例，所述周期叉指状电极的叉指宽度为1μm-1mm，间距为1μμm-1mm，叉指对数为5-200对。

根据本公开实施例，所述图形化电极的制备材料选自Ti、Ni、Pt、Au、Ag、Al、Pd、ITO或石墨烯。

根据本公开实施例，所述氧化镓吸光层的制备工艺选自金属有机化学气相沉积、磁控溅射或者脉冲激光沉积，氧化镓吸光层的厚度在1～500nm之间。

根据本公开实施例，所述氧化镓吸光层可响应的X-ray射线能量范围为200eV-70keV。

根据本公开实施例，所述氧化镓吸光层的厚度为1～500nm。