[发明专利]一种锰氧化物电磁调控构建多场耦合人工突触的方法

权利要求书

1.一种锰氧化物电磁调控构建多场耦合人工突触的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)依次将金属、阻变层和钙钛矿锰氧化物沉积于衬底上，形成模拟突触功能的元器件，其中阻变层薄膜和钙钛矿锰氧化物薄膜构成忆阻异质结；

(2)金属作底电极，钙钛矿锰氧化物生长的圆柱型阵列作顶电极，或者在钙钛矿锰氧化物薄膜上生长一层金属作顶电极；

(3)对元器件施加能调控忆阻异质结电阻大小的至少一个且不相同的外场，对钙钛矿锰氧化物薄膜的氧离子的迁移和分布进行调控，从而实现高低电阻态，其中，外场为电场和磁场，调控方法为：在底电极和顶电极中间施加电压U3，0＜U3≤5V，同时施加磁场M1，0＜M1≤1T，或者，对元器件外加栅电压U4，0＜U4≤10V，同时施加磁场M2，0＜M2≤1T。

2.如权利要求1所述的一种锰氧化物电磁调控构建多场耦合人工突触的方法，其特征在于，步骤(3)中，外场为电场，调控方法为：

底电极作正极，顶电极作负极，在底电极和顶电极中间施加电压U1，0＜U1≤5V，或者，在钙钛矿锰氧化物薄膜表面添加离子液体，以离子液体作为媒介，对元器件外加栅电压U2，0＜U2≤10V。

3.如权利要求2所述的一种锰氧化物电磁调控构建多场耦合人工突触的方法，其特征在于，在电场调控过程中，对元器件施加10～50mA的限制电流。

4.如权利要求1所述的一种锰氧化物电磁调控构建多场耦合人工突触的方法，其特征在于，在电场和磁场调控过程中，对元器件施加10～50mA的限制电流。

5.如权利要求1所述的一种锰氧化物电磁调控构建多场耦合人工突触的方法，其特征在于，衬底为柔性衬底或者刚性衬底，衬底厚度不大于5mm。

6.如权利要求1所述的一种锰氧化物电磁调控构建多场耦合人工突触的方法，其特征在于，底电极和顶电极为Pt、Ti、Au、Ag、Ru中的一种，电极厚度为50～100nm。

7.如权利要求1所述的一种锰氧化物电磁调控构建多场耦合人工突触的方法，其特征在于，阻变层为CeO₂或者Gd₂O₃，厚度为100～500nm。

8.如权利要求1所述的一种锰氧化物电磁调控构建多场耦合人工突触的方法，其特征在于，钙钛矿锰氧化物的化学式为La_1-xM_xMnO₃，其中M为Ca、Sr或者Ba，0.16≤x≤0.5，钙钛矿锰氧化物厚度为100～500nm，钙钛矿锰氧化物生长的圆柱型阵列直径为0.05～0.3mm。

9.如权利要求1所述的一种锰氧化物电磁调控构建多场耦合人工突触的方法，其特征在于，元器件的制备方法包括以下步骤：

(1.1)称量阻变层所需原料，压片，随后在1000～1200℃温度下煅烧24～36h，获得阻变层陶瓷靶材；

(1.2)选择钙钛矿锰氧化物所需原料，分别在700～1000℃温度下预烧10～24h；配比称量后，混合，研磨，在1200～1400℃温度下煅烧10～30h；再次研磨，压片，在1300～1400℃温度下烧结24～36h，获得钙钛矿锰氧化物陶瓷靶材；

(1.3)阻变层薄膜的制备在金属上进行，采用波长为248nm的KrF激光器作为光源，激光频率为3Hz，激光器能量为400mJ，生长氧压为10～35Pa，沉积温度为500～650℃，沉积时间为30～40分钟，获得阻变层薄膜；

(1.4)钙钛矿锰氧化物薄膜的制备在阻变层薄膜上进行，采用波长为248nm的KrF激光器作为光源，生长薄膜的激光频率为3Hz，激光器能量为400mJ，生长氧压为10～35Pa，沉积温度为500～650℃，沉积时间为20～30分钟，获得钙钛矿锰氧化物薄膜；

(1.5)将衬底、金属、阻变层薄膜和钙钛矿锰氧化物薄膜在35Pa氧气环境中650℃原位退火30min，再降至室温，获得元器件。