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(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115996624A(43)申请公布日2023.04.21(21)申请号202310132376.7(22)申请日2023.02.17(71)申请人中国科学院长春光学精密机械与物理研究所地址130033吉林省长春市经济技术开发区东南湖大路3888号(72)发明人孙晓娟刘明睿黎大兵蒋科吕顺鹏石芝铭贾玉萍臧行(74)专利代理机构深圳市科进知识产权代理事务所(普通合伙)44316专利代理师张俊锋(51)Int.Cl.H10N50/01(2023.01)H10B53/30(2023.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种基于AlScN的光-铁电突触器件及制备方法(57)摘要本申请提供的基于AlScN的光‑铁电突触器件及制备方法,包括自下至上依次设置的衬底、底电极、AlScN铁电层及顶电极,利用AlScN材料的极化方向可随外电场方向翻转的特性,通过电脉冲实现写入信息;利用AlScN材料在外加偏压为零时的强剩余极化特性,实现信息的准确记忆;利用其宽带隙的优势,在零偏压下实现日盲紫外波段的信息无损读取,并且两端器件结构制备方法简单。CN115996624ACN115996624A权利要求书1/2页1.一种基于AlScN的光‑铁电突触器件,其特征在于,包括自下至上依次设置的衬底、底电极、AlScN铁电层及顶电极,通过对所述顶电极施加外电压,所述AlScN铁电层内部铁电材料极化,撤去所述外电压后所述AlScN铁电层的极化方向继续保持,以实现信息的写入和记忆。2.如权利要求1所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件,其特征在于,所述衬底为00l取向的单晶蓝宝石或Si衬底。3.如权利要求1所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件,其特征在于,所述底电极包括金属材料或TiN或其他n型氮化物材料,所述金属材料包括Pt或Mo或W。4.如权利要求1或3所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件,其特征在于,当所述底电极为n型氮化物时,所述光‑铁电突触器件还包括在所述衬底上依次生长的氮化物成核层和氮化物外延层,所述n型氮化物生长在所述氮化物外延层上。5.如权利要求4所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件,其特征在于,所述n型氮化物为GaN或AlGaN,所述n型氮化物的材料为Si掺杂的n型氮化物,载流子浓度为1019cm‑3量级。6.如权利要求4所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件,其特征在于,当所述底电极为n型氮化物时,所述光‑铁电突触器件还包括在所述n型氮化物上生长金属电极,所述金属电极的材料为Ti和Au,厚度为10nm以上。7.如权利要求1所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件,其特征在于,在所述AlScN铁电层中,AlScN材料中Sc掺杂浓度范围为10%~50%。8.如权利要求1所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件,其特征在于,所述顶电极的材料为Pt或Ti或Au。9.如权利要求1或8所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件,其特征在于,所述顶电极为圆形,直径小于200um,厚度为10nm。10.一种如权利要求1所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件的制备方法,其特征在于,包括下述步骤:在所述衬底上生长所述底电极;在所述底电极生长所述AlScN铁电层;在所述AlScN铁电层台面上方制备顶电极的光刻胶掩膜图形,之后蒸镀所述顶电极;在所述底电极的暴露区域制备金属电极的光刻胶掩膜图形,随后蒸镀所述底电极。11.如权利要求10所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件的制备方法,其特征在于,在所述衬底上生长所述底电极的步骤中,具体包括下述步骤:在所述衬底上采用磁控溅射生长金属、TiN底电极层或采用MOCVD法生长所述底电极。12.如权利要求11所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件的制备方法,其特征在于,在所述衬底上生长所述底电极的步骤之前,还包括下述步骤:在所述衬底上采用MOCVD法依次生长氮化物成核层和氮化物外延层。13.如权利要求10所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件的制备方法,其特征在于,在所述底电极生长所述AlScN铁电层的步骤中,具体包括下述步骤:在所述底电极上采用磁控溅射法生长AlScN光吸收层;通过光刻技术对所述AlScN光吸收层进行光刻胶掩膜,然后采用等离子体刻蚀工艺刻蚀出台面,再采用LiftOff技术去除残余光刻胶。2CN115996624A权利要求书2/2页14.如权利要求10所述的基于AlScN的光‑铁电突触器件的制备方法,其特征在于,在所述AlScN铁电层台面上方制备顶电极的光刻胶掩膜图形,之后蒸镀所述顶电极的步骤中,具体包括下述步骤:通过光刻技术在所述AlScN铁电层台面上方制备顶电极的光刻胶掩膜图形,之后蒸镀所述顶电极,最后采用LiftOff技术去除探测器