[发明专利]一种垂直结构异源电子突触器件及其制备方法

摘要

本发明公开了一种垂直结构异源电子突触器件及其制备方法。本发明采用底电极、阻变层和顶电极形成MIM纳米堆垛结构，再覆盖绝缘调制层，在绝缘调制层上形成调制电极，调制电极环绕MIM纳米堆垛结构；通过在调制电极施加电学信号，改变阻变层中电场强度分布，从而有效地调制阻变层中导电细丝的形成和熔断的动力学过程，从而实现对于异源突触可塑性模拟；同时，所发明的器件具有低功耗及制备工艺与传统CMOS工艺相兼容的优点。与原有平面结构器件相比，所发明的垂直异源电子突触结构具有更高的集成度和可微缩性，对于未来大规模类脑计算硬件的最终实现具有重要的意义。

主权项

1.一种垂直结构异源电子突触器件，其特征在于，所述电子突触器件包括：衬底、底电极、阻变层、顶电极、绝缘调制层和调制电极；其中，在衬底上定义出底电极的图形，在衬底上依次形成底电极、阻变层和顶电极，所述底电极、阻变层和顶电极形成MIM纳米堆垛结构；在衬底和MIM纳米堆垛结构上形成绝缘调制层，所述绝缘调制层覆盖衬底、MIM纳米堆垛结构的顶面和两个侧壁；在绝缘调制层上形成调制电极及与其相连接的调制电极引出端，所述调制电极环绕MIM纳米堆垛结构；在绝缘调制层、顶电极和阻变层中形成底电极引出孔，底电极引出孔暴露出来的那部分底电极作为底电极引出端；在绝缘调制层中形成顶电极引出孔，并在绝缘调制层上形成顶电极引出端，在顶电极引出孔中淀积金属从而将顶电极连接至顶电极引出端；调制电极通过绝缘调制层与阻变层在侧壁发生作用；通过在调制电极施加电学信号，改变阻变层中电场强度分布，从而有效地调制阻变层中导电细丝的形成和熔断的动力学过程，从而实现对于异源突触可塑性模拟。