一种声音探测器件及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种声音探测器件及其制备方法。该声音探测器件包括：衬底基板；突触晶体管，位于所述衬底基板的一侧；所述突触晶体管包括栅极、源极和漏极、位于所述栅极与所述源极和漏极之间的电荷存储层、位于电荷存储层与栅极之间的绝缘层、以及位于电荷存储层与源极和漏极之间的沟道层，且源极和漏极分别与沟道层电连接；纳米摩擦发电机，位于衬底基板的一侧；纳米摩擦发电机包括相对设置的正摩擦层和负摩擦层；正摩擦层与栅极电连接；纳米摩擦发电机用于在声波的驱动下，控制正摩擦层与负摩擦层接触或分离。本技术方案通过将突触晶体管和纳米摩擦发电机结合实现了声音探测器件的自驱动，降低了声音探测器件的功耗。降低了声音探测器件的功耗。降低了声音探测器件的功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种声音探测器件及其制备方法


[0001]本专利技术实施例涉及微电子器件
，尤其涉及一种声音探测器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]生物听觉系统可以检测、处理和存储声音信号。目前，使用微电子器件系统模拟生物听觉系统的人工突触系统逐渐成为科研人员的研究热点。为了使微电子器件能够模拟生物的听觉，需要利用突触晶体管等微电子器件存储、处理声音信号的功能。但现有技术中仿生系统的突触晶体管大多需要外部供电，这样会增加突触晶体管等微电子器件额外的能耗。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种声音探测器件及其制备方法，实现了声音探测器件的自驱动设计，降低了声音探测器件的功耗。
[0004]第一方面，本专利技术实施例提供了一种声音探测器件，该声音探测器件包括：
[0005]衬底基板；
[0006]突触晶体管，位于所述衬底基板的一侧；所述突触晶体管包括栅极、源极和漏极、位于所述栅极与所述源极和漏极之间的电荷存储层、位于所述电荷存储层与所述栅极之间的绝缘层、以及位于所述电荷存储层与源极和漏极之间的沟道层，且所述源极和所述漏极分别与所述沟道层电连接；
[0007]纳米摩擦发电机，位于所述衬底基板的一侧；所述纳米摩擦发电机包括相对设置的正摩擦层和负摩擦层；所述正摩擦层与所述栅极电连接；所述纳米摩擦发电机用于在声波的驱动下，控制所述正摩擦层与所述负摩擦层接触或分离。
[0008]可选的，所述电荷存储层包括电荷俘获层和隧穿层；
[0009]所述电荷俘获层用于在所述栅极产生偏压时，向所述隧穿层提供载流子；
[0010]所述隧穿层用于积累所述载流子，并将所述载流子存储至所述沟道层。
[0011]可选的，所述隧穿层包括第一隧穿层和第二隧穿层；
[0012]所述电荷俘获层设置于所述第一隧穿层和第二隧穿层之间。
[0013]可选的，所述电荷俘获层包括二维钛化碳氮材料；所述隧穿层包括氧化钛材料。
[0014]可选的，所述正摩擦层与所述栅极同层设置且为一体结构。
[0015]可选的，所述纳米摩擦发电机还包括负摩擦电极；
[0016]所述负摩擦电极与所述负摩擦层接触且位于所述负摩擦层背离所述正摩擦层的一侧。
[0017]可选的，所述栅极、所述正摩擦层、所述源极和所述漏极的材料均包括ITO材料。
[0018]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种声音探测器件的制备方法，用于制备上述第一方面所述的声音探测器件，该制备方法包括：
[0019]提供衬底基板；
[0020]在所述衬底基板上分别形成突触晶体管和纳米摩擦发电机；
[0021]其中，所述突触晶体管包括栅极、源极和漏极、位于所述栅极与所述源极和漏极之间的电荷存储层、位于所述电荷存储层与所述栅极之间的绝缘层、以及位于所述电荷存储层与源极和漏极之间的沟道层，且所述源极和所述漏极分别与所述沟道层电连接；所述纳米摩擦发电机包括相对设置的正摩擦层和负摩擦层；所述正摩擦层与所述栅极电连接；所述纳米摩擦发电机用于在声波的驱动下，控制所述正摩擦层与所述负摩擦层接触或分离。
[0022]可选的，在所述衬底基板上形成突触晶体管，包括：
[0023]在所述衬底基板一侧形成栅极层，并对所述栅极层进行图案化，以形成所述栅极；
[0024]在所述衬底基板的一侧形成覆盖所述栅极层的所述绝缘层；
[0025]在所述绝缘层背离所述衬底基板的一侧旋涂所述电荷存储层的前驱体溶液，以形成所述电荷存储层；
[0026]在所述电荷存储层背离所述衬底基板的一侧旋涂所述沟道层的前驱体溶液，以形成所述沟道层；
[0027]在所述沟道层背离所述衬底基板的一侧旋涂所述源极和所述漏极的前驱体溶液，以形成所述源极和所述漏极。
[0028]可选的，所述纳米摩擦发电机还包括负摩擦电极；
[0029]在所述衬底基板上形成纳米摩擦发电机，包括：
[0030]提供一负摩擦层；
[0031]在所述负摩擦层的一侧旋涂所述负摩擦电极的前驱体溶液，以形成所述负摩擦电极；
[0032]在所述衬底基板的一侧形成与所述栅极电连接的所述正摩擦层；
[0033]将所述负摩擦层背离所述负摩擦电极的一侧放置于所述衬底基板形成有正摩擦层的一侧。
[0034]本专利技术实施例中声音探测器件包括衬底基板、突触晶体管和纳米摩擦发电机；其中，突触晶体管位于衬底基板的一侧；突触晶体管包括栅极、源极和漏极、位于栅极与所述源极和漏极之间的电荷存储层、位于电荷存储层与栅极之间的绝缘层、以及位于电荷存储层与源极和漏极之间的沟道层，且源极和漏极分别与沟道层电连接；纳米摩擦发电机位于衬底基板的一侧；纳米摩擦发电机包括相对设置的正摩擦层和负摩擦层；正摩擦层与栅极电连接。本技术方案通过将突触晶体管和纳米摩擦发电机结合，这样纳米摩擦发电机在声波的驱动下，控制正摩擦层与摩擦层接触或分离以产生驱动栅极的电压，从而引发突触晶体管漏极电流变化，实现了声音探测的自驱动、存储和处理，降低了声音探测器件的功耗，以解决了现有技术中通过外接电源驱动声音探测器件，而使得声音探测器件功耗较高的技术问题。
附图说明
[0035]图1是本专利技术实施例提供的一种声音探测器件的俯视结构示意图；
[0036]图2是沿图1中AA
’
剖面线得到的突触晶体管的剖面结构示意图；
[0037]图3是沿图1中BB
’
剖面线得到的纳米摩擦发电机的剖面结构示意图；
[0038]图4是沿图1中CC
’
剖面线的声音探测器件剖面结构示意图；
[0039]图5是本专利技术实施例提供的一种声音探测器件的制备方法的流程图；
[0040]图6是本专利技术实施例提供的另一种声音探测器件的制备方法的流程图。
具体实施方式
[0041]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。
[0042]图1为本专利技术实施例提供的一种声音探测器件的俯视结构示意图，图2是沿图1中AA
’
剖面线得到的突触晶体管的剖面结构示意图；图3是沿图1中BB
’
剖面线得到的纳米摩擦发电机的剖面结构示意图；参照图1
‑
3，该声音探测器件包括衬底基板10；突触晶体管20，突出晶体管20位于衬底基板10的一侧；突触晶体管20包括栅极21、源极22和漏极23、位于栅极21与源极22和漏极23之间的电荷存储层24、位于电荷存储层24与栅极21之间的绝缘层25、以及位于电荷存储层24与源极22和漏极23之间的沟道层26，且源极22和漏极23分别与沟道层26电连接；纳米摩擦发电机30，位于衬底基板10的一侧；纳米摩擦发电机30包括相对设置的正摩擦层31和负摩擦层32；正摩擦层31与栅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声音探测器件，其特征在于，包括：衬底基板；突触晶体管，位于所述衬底基板的一侧；所述突触晶体管包括栅极、源极和漏极、位于所述栅极与所述源极和漏极之间的电荷存储层、位于所述电荷存储层与所述栅极之间的绝缘层、以及位于所述电荷存储层与源极和漏极之间的沟道层，且所述源极和所述漏极分别与所述沟道层电连接；纳米摩擦发电机，位于所述衬底基板的一侧；所述纳米摩擦发电机包括相对设置的正摩擦层和负摩擦层；所述正摩擦层与所述栅极电连接；所述纳米摩擦发电机用于在声波的驱动下，控制所述正摩擦层与所述负摩擦层接触或分离。2.根据权利要求1所述的声音探测器件，其特征在于，所述电荷存储层包括电荷俘获层和隧穿层；所述电荷俘获层用于在所述栅极产生偏压时，向所述隧穿层提供载流子；所述隧穿层用于积累所述载流子，并将所述载流子存储至所述沟道层。3.根据权利要求2所述的声音探测器件，其特征在于，所述隧穿层包括第一隧穿层和第二隧穿层；所述电荷俘获层设置于所述第一隧穿层和第二隧穿层之间。4.根据权利要求2所述的声音探测器件，其特征在于，所述电荷俘获层包括二维钛化碳氮材料；所述隧穿层包括氧化钛材料。5.根据权利要求1所述的声音探测器件，其特征在于，所述正摩擦层与所述栅极同层设置且为一体结构。6.根据权利要求1所述的声音探测器件，其特征在于，所述纳米摩擦发电机还包括负摩擦电极；所述负摩擦电极与所述负摩擦层接触且位于所述负摩擦层背离所述正摩擦层的一侧。7.根据权利要求1所述的声音探测器件，其特征在于，所述栅极、所述正摩擦层、所述源极和所述漏极的材料均包括ITO材料。8.一种声音探测器件的制备方法，用于制备权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵天石，赵春，赵策洲，刘伊娜，杨莉，
申请(专利权)人：西交利物浦大学，
类型：发明
国别省市：