光子忆阻器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种光子忆阻器及其制造方法，属于光子学技术领域。本发明专利技术的光子忆阻器，包括：基板；光双稳层，形成于基板上表面，光双稳层包括第一二维晶体材料单元和第二二维晶体材料单元，所述第一二维晶体材料单元具有第一还原态，所述第二二维晶体材料具有第二还原态，所述第一还原态不同于所述第二还原态。光子忆阻器的光双稳层能以光子为信号载体进行数据传输，相对于以电信号为载体的电子忆阻器而言，提高了数据传输的速度，且功耗低，便于集成应用。

Photonic memristor and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
光子忆阻器及其制造方法
本专利技术涉及光子学
，尤其涉及一种光子忆阻器及其制造方法。
技术介绍
由于电子忆阻器电导率的历史响应与神经突触的可塑性相近，因此电子忆阻器大量应用于人工神经突触。最初的电子忆阻器需与CMOS(全称：ComplementaryMetalOxideSemiconductor，中文：互补金属氧化物半导体)技术结合应用于人工神经突触与人工神经网络中。目前的全电子忆阻器以电子为信号载体可直接应用于人工神经突触与人工神经网络中，无需使用传统的晶体管。然而，随着科学技术的不断发展，用户更加青睐对智能终端使用，因此对于数据计算速度以及存储能力的要求越来越高，现有的全电子忆阻器已无法有效的满足用户对计算速度的要求，且全电子忆阻器需要消耗电能，耗能较高。
技术实现思路
针对上述问题，现提供一种旨在可提高计算速度且耗能低的光子忆阻器及其制造方法。本专利技术提供了一种光子忆阻器，包括：基板；光双稳层，形成于所述基板上表面，所述光双稳层包括第一二维晶体材料单元和第二二维晶体材料单元，所述第一二维晶体材料单元具有第一还原态，所述第二二维晶体材料具有第二还原态，所述第一还原态不同于所述第二还原态。优选的，所述第一还原态为部分还原态，所述第二还原态为完全还原态。优选的，所述第二二维晶体材料单元形成于两个所述第一二维晶体材料单元之间。优选的，所述基板采用硅、二氧化硅、硅酸钠或硅酸钙。优选的，所述基板的厚度在1um至1mm之间。优选的，所述第一二维晶体材料单元包含二维晶体材料和氧基团。优选的，所述氧基团包括羟基、环氧基、羧基和羰基中的至少一种。优选的，所述光双稳层的厚度在3nm至100um之间。优选的，所述第一二维晶体材料单元和/或第二二维晶体材料单元为纳米晶体材料。优选的，所述第一二维晶体材料单元和/或第二二维晶体材料单元为半导体纳米晶体材料。本专利技术还提供了一种制造光子忆阻器的方法，包括：在基板上形成氧化二维晶体材料层；对所述氧化二维晶体材料层进行还原，形成具有第一还原态的第一二维晶体材料单元；对所述第一二维晶体材料单元的部分区域进行还原，形成具有第二还原态的第二二维晶体材料单元；所述第一还原态不同于所述第二还原态；所述第一二维晶体材料单元和所述第二二维晶体材料单元构成光双稳层。优选的，对所述氧化二维晶体材料层进行还原，形成具有第一还原态的第一二维晶体材料单元，包括：采用激光或紫外线照射所述氧化二维晶体材料层进行部分还原，以形成第一二维晶体材料单元。优选的，对所述二维晶体材料单元的部分区域进行还原，形成具有第二还原态的第二二维晶体材料单元，包括：采用激光照射、紫外线照射或掩膜的方式对所述第一二维晶体材料单元的部分区域进行完全还原，以形成所述第二二维晶体材料单元。优选的，所述第一二维晶体材料单元包含二维晶体材料和氧基团，所述氧基团包括羟基、环氧基、羧基和羰基中的至少一种。本专利技术还提供了一种芯片，包括上述的光子忆阻器。上述技术方案的有益效果：本技术方案中，光子忆阻器的光双稳层能以光子为信号载体进行数据传输，相对于以电信号为载体的电子忆阻器而言，提高了数据传输的速度，且功耗低，便于集成应用。附图说明图1为本专利技术所述的光子忆阻器的一种实施例的结构示意图；图2为本专利技术所述的光子忆阻器的迟滞回线曲线图；图3为本专利技术所述的光子忆阻器内部光线的变化示意图；图4为调节光双稳层的还原程度的入射光强曲线变化示意图；图5为调节入射光的波长控制光子忆阻器的工作光强的入射光强曲线变化示意图；图6为本专利技术所述的制造光子忆阻器的方法的一种实施例的方法流程图；图7a-图7c为制造光子忆阻器的原理流程示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，但不作为本专利技术的限定。如图1所示，本专利技术提供了一种光子忆阻器，包括：基板1；光双稳层，形成于所述基板1上表面，所述光双稳层包括第一二维晶体材料单元31和第二二维晶体材料单元32，所述第一二维晶体材料单元31具有第一还原态，所述第二二维晶体材料单元32具有第二还原态，所述第一还原态不同于所述第二还原态。其中还原态指某种氧化物被还原的程度，本实施例中，具体指第一二维晶体材料单元31与第二二维晶体材料单元32分别对应的氧化物被还原的程度不同，第一二维晶体材料单元31对应的氧化物被部分还原，即为部分还原态，第二二维晶体材料单元32对应的氧化物被完全还原，即为完全还原态。如图所示，所述第二二维晶体材料单元32形成于所述两个第一二维晶体材料单元31之间。作为举例而非限定，光子忆阻器可以是圆柱形、矩形、环形、正方形或其他形态。作为较为优选的实施例，以光子忆阻器采用矩形为例：光双稳层位于基板1上表面，光双稳层包括两个二维晶体材料单元31和一个第二二维晶体材料单元32，第二二维晶体材料单元32位于两个二维晶体材料单元31之间。需要说明的是：所述基板1的厚度在1um至1mm之间；所述光双稳层的厚度在3nm至100um之间。表1表1为光子忆阻器采用不同材料及结构的4种实施例表单。在实际应用中，基板可采用硅、二氧化硅、硅酸钠或硅酸钙中的任意一种；基板1的厚度可根据需要进行适应性设定。所述第二二维晶体材料单元32采用完全二维晶体材料；完全二维晶体材料指完全还原态的二维晶体材料，所述第一二维晶体材料单元31采用部分二维晶体材料，部分二维晶体材料指部分还原态的二维晶体材料，所述第一二维晶体材料单元31包含石墨烯和氧基团，所述氧基团可包括羟基、环氧基、羧基和羰基中的至少一种。第二二维晶体材料单元和第一二维晶体材料单元的厚度通常相同。在本实施例中，光子忆阻器的光双稳层能以光子为信号载体进行数据传输，相对于以电信号为载体的电子忆阻器而言，提高了数据传输的速度，且功耗低，便于集成应用。作为举例而非限定，二维晶体材料可以是氧族半导体材料，包括氧化石墨烯、二硫化钼(MoS2)、二硫化铼(ReS2)或二硒化铼(ReSe2)等。当二维晶体材料采用氧化石墨烯时，在本实施例中的第二二维晶体材料单元32(完全还原氧化石墨烯)和第一二维晶体材料单元31(部分还原氧化石墨烯)中的氧基团可以实现与不同的有机或者无机分子的结合，有效的扩展光子忆阻器的实际应用场景。第一二维晶体材料单元31是包含多种氧基团的石墨烯，含本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光子忆阻器，其特征在于，包括：/n基板；/n光双稳层，形成于所述基板上表面，所述光双稳层包括第一二维晶体材料单元和第二二维晶体材料单元，所述第一二维晶体材料单元具有第一还原态，所述第二二维晶体材料具有第二还原态，所述第一还原态不同于所述第二还原态。/n

【技术特征摘要】
1.一种光子忆阻器，其特征在于，包括：
基板；
光双稳层，形成于所述基板上表面，所述光双稳层包括第一二维晶体材料单元和第二二维晶体材料单元，所述第一二维晶体材料单元具有第一还原态，所述第二二维晶体材料具有第二还原态，所述第一还原态不同于所述第二还原态。


2.根据权利要求1所述的光子忆阻器，其特征在于，所述第一还原态为部分还原态，所述第二还原态为完全还原态。


3.根据权利要求2所述的光子忆阻器，其特征在于，所述第二二维晶体材料单元形成于两个所述第一二维晶体材料单元之间。


4.根据权利要求1-3任一项所述的光子忆阻器，其特征在于，所述基板采用硅、二氧化硅、硅酸钠或硅酸钙。


5.根据权利要求1-3任一项所述的光子忆阻器，其特征在于，所述基板的厚度在1um至1mm之间。


6.根据权利要求1-3任一项所述的光子忆阻器，其特征在于，所述第一二维晶体材料单元包含二维晶体材料和氧基团。


7.根据权利要求6所述的光子忆阻器，其特征在于，所述氧基团包括羟基、环氧基、羧基和羰基中的至少一种。


8.根据权利要求1-3任一项所述的光子忆阻器，其特征在于，所述光双稳层的厚度在3nm至100um之间。


9.根据权利要求1所述的光子忆阻器，其特征在于，所述第一二维晶体材料单元和/或第二二维晶体材料单元为纳米晶体材料。


10.根据权利要求9所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张启明，顾敏，陈希，栾海涛，
申请(专利权)人：张启明，顾敏，陈希，栾海涛，
类型：发明
国别省市：上海;31