本發(fā)明的至少一種實(shí)施例涉及神經(jīng)形態(tài)計(jì)算領(lǐng)域，尤其涉及一種光電探測(cè)器、其調(diào)制方法及制造方法。

背景技術(shù)：

1、由于臭氧層的存在，太陽(yáng)輻射中200～280nm的紫外線很難到達(dá)地球表面，因此該波段的紫外線被稱為日盲紫外區(qū)，日盲紫外區(qū)的紫外輻射的背景噪聲十分微弱，輻射源的信號(hào)可以被精準(zhǔn)探測(cè)到，因而日盲紫外探測(cè)在紫外通信、火焰?zhèn)鞲?、生物化學(xué)分析等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。超寬禁帶半導(dǎo)體材料氧化鎵由于具有高禁帶寬度、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高吸收系數(shù)、抗輻照、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)異的材料特性，被認(rèn)為是一種很有前景的日盲探測(cè)材料。

2、傳統(tǒng)日盲光電探測(cè)系統(tǒng)，通常采用馮·諾伊曼架構(gòu)，即傳感、存儲(chǔ)和計(jì)算分離，在計(jì)算單元與存儲(chǔ)單元之間傳輸數(shù)據(jù)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的冗余信息，既增加功耗，又限制了探測(cè)系統(tǒng)的效率。

3、神經(jīng)形態(tài)計(jì)算具有與基于馮·諾伊曼架構(gòu)的計(jì)算不同的信息處理方式，擁有感存算一體化的優(yōu)點(diǎn)，有望提高信息傳輸和計(jì)算效率，滿足復(fù)雜場(chǎng)景的實(shí)時(shí)探測(cè)和高效識(shí)別分析。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，為了解決上述光電探測(cè)器存在的效率低的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出一種光電探測(cè)器、其調(diào)制方法及制造方法。器件表現(xiàn)出類突觸特性，以實(shí)現(xiàn)感存算一體化的技術(shù)效果。

2、根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的實(shí)施例，提供了一種光電探測(cè)器，包括：半導(dǎo)體襯底；界面層，位于半導(dǎo)體襯底的一表面上；以及感光層，采用氧化鎵薄膜制成，感光層位于界面層的背離半導(dǎo)體襯底的表面上；界面層適用于調(diào)控半導(dǎo)體襯底與感光層之間的能帶結(jié)構(gòu)，使得無(wú)光照情況下，器件表現(xiàn)正向偏壓關(guān)閉、反向偏壓開(kāi)啟的整流特性；響應(yīng)于日盲紫外光脈沖的刺激，在正向偏壓下，光電探測(cè)器輸出模擬生物突觸功能的光響應(yīng)電流；在撤去日盲紫外光脈沖的刺激并且在反向偏壓下，光電探測(cè)器擦除光響應(yīng)電流，從而實(shí)現(xiàn)了器件的可重復(fù)操作特性。

3、根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的實(shí)施例，提供了一種光電探測(cè)器的調(diào)制方法，包括：向光電探測(cè)器施加正向偏壓，對(duì)光電探測(cè)器施加日盲紫外光脈沖刺激，光電探測(cè)器輸出模擬生物突觸功能的光響應(yīng)電流；以及向光電探測(cè)器施加反向偏壓，光電探測(cè)器擦除光響應(yīng)電流。

4、根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的實(shí)施例，提供了一種光電探測(cè)器的制造方法，包括：在襯底上形成界面層；在界面層上沉積感光層；以及在感光層上沉積頂電極，在襯底的背離界面層的一側(cè)沉積背電極。

5、根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例提供的光電探測(cè)器，通過(guò)在襯底與感光層之間形成界面層，使得在暗態(tài)條件下，器件在正向偏壓下光響應(yīng)電流被抑制，器件在負(fù)向偏壓下導(dǎo)通。可以通過(guò)向在正向偏壓下響應(yīng)日盲紫外光脈沖后的器件施加反向偏壓，以有效抑制可持續(xù)光電導(dǎo)效應(yīng)（ppc效應(yīng)），器件電流回到初始狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)器的復(fù)位操作，即實(shí)現(xiàn)對(duì)響應(yīng)光電流實(shí)現(xiàn)類似擦除的效果，進(jìn)而可實(shí)現(xiàn)光電探測(cè)器的連續(xù)重復(fù)操作。

技術(shù)特征：

1.一種光電探測(cè)器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測(cè)器，其特征在于，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測(cè)器，其特征在于，所述界面層（2）采用高勢(shì)壘氧化物制成；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測(cè)器，其特征在于，所述界面層（2）的厚度為1~10nm，氧化鎵薄膜厚度為100~1000nm；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電探測(cè)器，其特征在于，所述生物突觸功能包括雙脈沖易化、長(zhǎng)程可塑性、短程可塑性。

6.一種如權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的光電探測(cè)器的調(diào)制方法，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的調(diào)制方法，其特征在于，所述日盲紫外光脈沖的波長(zhǎng)小于280nm。

8.一種如權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的光電探測(cè)器作為具有模擬生物突觸行為功能的器件在人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)硬件中的應(yīng)用。

9.一種如權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的光電探測(cè)器用作圖像處理的器件在圖像傳感器設(shè)備中的應(yīng)用。

10.一種如權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的光電探測(cè)器的制造方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種光電探測(cè)器、其調(diào)制方法及制造方法，器件表現(xiàn)出類突觸特性，該光電探測(cè)器結(jié)構(gòu)包括：半導(dǎo)體襯底；界面層，位于半導(dǎo)體襯底的一表面上；以及感光層，采用氧化鎵薄膜制成，感光層位于界面層的背離半導(dǎo)體襯底的表面上；其中，界面層適用于調(diào)控半導(dǎo)體襯底與感光層之間的能帶結(jié)構(gòu)，使得無(wú)光照情況下，器件表現(xiàn)正向偏壓關(guān)閉、反向偏壓開(kāi)啟的整流特性；響應(yīng)于日盲紫外光脈沖的刺激，在正向偏壓下，光電探測(cè)器輸出模擬生物突觸功能的光響應(yīng)電流；在撤去日盲紫外光脈沖的刺激并且在反向偏壓下，光電探測(cè)器擦除光響應(yīng)電流，從而實(shí)現(xiàn)了器件的可重復(fù)操作特性。

技術(shù)研發(fā)人員：趙曉龍,汪智偉,詹昊延,周選擇,徐光偉,侯小虎,龍世兵
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19