氧化镓紫外光突触器件、控制系统及其制备方法

本申请涉及存储，特别是涉及一种氧化镓紫外光突触器件、控制系统及其制备方法。

背景技术：

1、在复杂数学运算中通常存储单元与计算单元相互分离，在处理大规模非结构化视觉信息时，会产生较高的数据传输能耗和计算延迟。

2、神经形态器件在同一物理单元中耦合信息感知、存储和处理的过程，能够减少数据搬运并提高感知计算效能，是构建低功耗人工视觉系统的重要硬件。

3、近年来光电神经突触器件，因为具有高带宽、强并行和低功耗等优势，在神经形态器件中成为较为重要的技术分支，用于类脑视觉感知硬件等领域。

4、然而现有光电突触器件采用mos2、igzo、钙钛矿、石墨烯等低禁带材料、有机半导体或钙钛矿材料，只能实现光电探测或光电流调控，但是容易对可见光、近紫外光或宽谱光产生响应，导致难以实现面向深紫外波段进行高选择性光突触调控，并且在环境稳定性、工艺兼容性和高温可靠性方面存在不足。

技术实现思路

1、基于此，提供一种光电探测器，用以解决深紫外探测功能和光突触调控难以兼顾的技术问题。

2、第一方面，本申请实施例提供一种氧化镓紫外光突触器件，包括：

3、依次层叠的衬底、碳化硅导电层和氧化镓吸收层，所述碳化硅导电层作为载流子传输层与所述氧化镓吸收层之间形成异质结；

4、氧化镓吸收层中刻蚀有延伸至所述碳化硅导电层的沟槽；所述沟槽中制备有电极，所述电极与所述氧化镓吸收层之间通过所述沟槽隔离。

5、在其中一个实施例中，所述碳化硅导电层与所述电极电接触以形成电流读出通道，所述碳化硅导电层的厚度包括200nm，和/或，所述衬底为柔性衬底，所述衬底材料包括聚酰亚胺pi或云母片。

6、在其中一个实施例中，所述电极包括源极与漏极，所述源极与所述碳化硅导电层电接触，用于施加源极偏压；

7、所述漏极与所述碳化硅导电层电接触，用于施加漏极偏压。

8、在其中一个实施例中，所述器件通过所述电极外接至脉冲光源控制器，所述脉冲光源控制器通过对所述源极和所述漏极施加偏压，以及向所述器件发射紫外光脉冲，通过所述氧化镓吸收层吸收所述碳化硅导电层产生的载流子，进而增强所述氧化镓吸收层吸收所述紫外光产生的载流子，以产生兴奋性突触后电流epsc。

9、第二方面，本申请实施例还提供了一种氧化镓紫外光突触器件的控制系统，包括脉冲光源控制器和上述氧化镓紫外光突触器件；

10、所述脉冲光源控制器用于控制所述紫外光脉冲的光功率密度、脉冲宽度、脉冲间隔和脉冲数量，以通过所述氧化镓紫外光突触器件实现如下神经突触功能中的至少一种：

11、兴奋性突触后电流epsc、双脉冲易化ppf、短时记忆、长时记忆以及学习-遗忘-再学习链路。

12、第三方面，本申请实施例还提供了一种氧化镓紫外光突触器件的制备方法，包括：

13、制备衬底；

14、在所述衬底上方制备碳化硅导电层；

15、在所述碳化硅导电层上方制备氧化镓吸收层；

16、刻蚀所述氧化镓吸收层直至碳化硅导电层，以形成沟槽；

17、在所述沟槽内制备电极，所述电极与所述氧化镓吸收层之间通过沟槽隔离。

18、在其中一个实施例中，在所述衬底上方制备碳化硅导电层，包括：

19、采用磁控溅射技术在氩气流量为10sccm至30sccm，射频功率为80w-120w，气压1pa条件下，溅射60分钟，以沉积厚度包括200nm的碳化硅薄膜；

20、在氩气氛围中对所述碳化硅薄膜进行900℃退火，以制备所述碳化硅导电层；

21、和/或，在所述碳化硅导电层上方制备氧化镓吸收层，包括：

22、采用磁控溅射技术在氩气流量为10sccm至30sccm，射频功率为80w-120w，气压1pa条件下，溅射30分钟，以获取厚度包括80nm的氧化镓薄膜；

23、在氩气氛围中对所述氧化镓薄膜进行600℃退火，以制备所述氧化镓吸收层。

24、在其中一个实施例中，制备衬底，包括：

25、采用聚酰亚胺pi或云母片制备柔性衬底。

26、在其中一个实施例中，刻蚀所述氧化镓吸收层直至碳化硅导电层，以形成沟槽，包括：

27、采用激光直写和刻蚀技术，对所述氧化镓吸收层进行表面显影和刻蚀，去除氧化镓，露出碳化硅，并在露出碳化硅的区域采用套刻技术标记电极区。

28、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

29、通过所述电极外接至脉冲光源控制器，通过所述脉冲光源控制器对所述电极施加偏压，以及向所述器件发射紫外光脉冲，通过所述氧化镓吸收层吸收所述碳化硅导电层产生的载流子，进而增强所述氧化镓吸收层吸收所述紫外光产生的载流子，以产生兴奋性突触后电流epsc；

30、控制所述脉冲光源控制器调整所述紫外光脉冲的光功率密度、脉冲宽度、脉冲间隔和脉冲数量，以通过所述氧化镓紫外光突触器件实现如下神经突触功能中的至少一种：

31、兴奋性突触后电流epsc、双脉冲易化ppf、短时记忆、长时记忆以及学习-遗忘-再学习链路。

32、本申请实施例提供一种氧化镓紫外光突触器件、控制系统及其制备方法，通过衬底上形成的碳化硅导电层进行载流子传输，由于能够通过氧化镓吸收层实现深紫外光的吸收，通过与碳化硅电接触的源极和漏极形成对碳化硅和氧化镓异质结的能带调控，并且载流子的状态变更（产生、分离、注入、俘获和释放），能够产生可调控的类突触光电响应，进而实现深紫外探测功能和光突触调控功能的兼顾。

1.一种氧化镓紫外光突触器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述碳化硅导电层与所述电极电接触以形成电流读出通道，所述碳化硅导电层的厚度包括200nm；

3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述电极包括源极与漏极，所述源极与所述碳化硅导电层电接触，用于施加源极偏压；

4.根据权利要求3所述的器件，其特征在于，所述器件通过所述电极外接至脉冲光源控制器，所述脉冲光源控制器通过对所述源极和所述漏极施加偏压，以及向所述器件发射紫外光脉冲，通过所述氧化镓吸收层吸收所述碳化硅导电层产生的载流子，进而增强所述氧化镓吸收层吸收所述紫外光产生的载流子，以产生兴奋性突触后电流epsc。

5.一种氧化镓紫外光突触器件的控制系统，其特征在于，包括脉冲光源控制器和如权利要求1至4种任一项所述的器件；

6.一种氧化镓紫外光突触器件的制备方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述衬底上方制备碳化硅导电层，包括：

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备衬底，包括：

9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，刻蚀所述氧化镓吸收层直至碳化硅导电层，以形成沟槽，包括：

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：