一种具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管的制作方法

技术特征：
1.一种具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管，其特征在于，所述场效应管由源极、栅极、漏极、离子源、沟道材料、衬底和中间层组成；所述场效应管沟道材料置于衬底材料之上，源极和漏极置于沟道材料两侧用于检测通过沟道材料的电流，在沟道材料和离子源间额外引入一层中间层，离子源置于中间层上侧用于提供自由离子，栅极置于离子源上侧用于提供栅极脉冲迁移自由离子以改变沟道材料电导，模拟生物记忆功能；所述沟道材料采用mos2，中间层采用ti3c2o2，沟道材料和中间层之间堆叠时，中间层ti3c2o2的底层c原子垂直对应于沟道材料mos2的顶层s原子；所述场效应管具有工作态和静息态；中间层与沟道材料形成的肖特基势垒能够抑制电子的隧穿，在没有施加栅极电压时减少枝晶在中间层-离子源界面处的形成几率。2.根据权利要求1所述的具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管，其特征在于，所述场效应管的沟道材料通过机械剥离法转移至基底上，并根据光学显微镜和原子力显微镜的测量结果进行选择。3.根据权利要求1所述的具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管，其特征在于，所述场效应管的源极和漏极通过真空蒸镀法设置于沟道材料上侧，栅极通过真空蒸镀法设置于离子源上侧。4.根据权利要求1所述的具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管，其特征在于，所述场效应管的中间层材料通过湿法刻蚀的方法制备，并转移至沟道材料上侧。5.根据权利要求1所述的具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管，其特征在于，所述场效应管的离子源通过旋涂工艺均匀覆盖于中间层上侧。6.根据权利要求1～5任一项所述的具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管，其特征在于，静息态为中间层与沟道材料中没有离子存在时场效应管的状态，工作态为中间层与沟道材料中有离子存在时场效应管的状态。7.根据权利要求6所述的具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管，其特征在于，在所述的静息态下，所述离子源中的离子在栅极电压的辅助下，获得能量等于或高于中间层的离子能量势垒，离子能够穿过中间层到达沟道材料，场效应管从静息态转变到工作态，对应的栅极电压为刺激电压v
e
；在所述的工作态下，中间层与沟道材料中的离子在反向栅极电压的辅助下，获得能量接近或高于中间层的离子能量势垒，离子能够反向穿过所述中间层回到离子源，场效应管从工作态转变到静息态，该反向栅极电压为抑制电压v
i
。8.根据权利要求6所述的具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管，其特征在于，在所述的工作态下，离子在栅极电压的作用下插入到沟道材料中或吸附在沟道材料表面，使沟道材料的电导率发生改变，进而产生长期或短期的记忆效应，该栅极电压为工作电压v
w
。9.根据权利要求7所述的具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管，其特征在于，在所述的静息态下，若栅极电压比所述的刺激电压v
e
小，离子无法克服中间层的离子能量势垒，也即无法穿过中间层到达沟道材料，所以不会改变沟道材料的电导率，不会产生长期或短期的记忆效应。10.根据权利要求7所述的具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管，其特征在于，在没有施加栅极电压时，部分离子聚集在中间层-离子源界面处，同时由中间层与沟道材料形成的异质结拥有肖特基势垒，能够抑制沟道材料中电子向中间层-离子源界面处即
离子聚集区的隧穿，减少枝晶的形成几率。

技术总结
本发明公开了一种具有高可靠性的双态离子门控型类突触场效应管，该场效应管沟道材料置于衬底材料之上，源极和漏极置于沟道材料两侧用于检测通过沟道材料的电流，在沟道材料和离子源间引入中间层，离子源置于中间层上侧用于提供自由离子，栅极置于离子源上侧用于提供栅极脉冲迁移自由离子以改变沟道材料电导，模拟生物记忆功能；沟道材料采用MoS2，中间层采用Ti3C2O2，沟道材料和中间层之间堆叠时，中间层Ti3C2O2的底层C原子垂直对应于沟道材料MoS2的顶层S原子。本发明场效应管具有工作态和静息态，中间层与沟道材料形成的肖特基势垒能够抑制电子的隧穿，在没有施加栅极电压时减少枝晶在中间层-离子源界面处的形成几率。离子源界面处的形成几率。离子源界面处的形成几率。


技术研发人员：俞叶峰 吕晋也 肖亦可 曾晖
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：2021.11.30
技术公布日：2022/3/18