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近年来,由于现有半导体存储器的技术缺陷和其物理极限的限制,开发各种新型非挥发性存储器成为全球研究热点。其中,电致阻变存储器(RRAM)因具有结构简单、单元面积小、低功耗及非挥发性等优点,成为该领域的研发重点。ZnO基薄膜因具有良好的光学和阻变性能,成为制备透明阻变器件的重要材料之一。 本文采用溶胶-凝胶(Sol-gel)工艺在氧化铟锡(ITO)玻璃衬底上制备ZnO、Mg掺杂ZnO和ZnMnO3阻变薄膜及阻变电容。系统研究了退火温度、旋涂层数、溶胶浓度及掺杂对ZnO薄膜晶相结构、表面形貌、阻变性能和疲劳特性的影响,并探讨了阻变和导电机制。 结果表明:在350℃~520℃内,ZnO薄膜表面平整,且较为致密,无明显缺陷;退火温度对阻变性能和疲劳特性都会产生影响,退火温度为350℃的Ag/ZnO/ITO阻变电容具有最大无疲劳循环次数和最小的Vreset和Vset,并具有较高的RHRS/RLRS;随着镀膜层数的增加,Ag/ZnO/ITO阻变电容的无疲劳循环次数有所增多,但RHRS/RLRS、RHRS和Vset却逐渐减小;随Mg掺杂 ZnO(MZO)溶胶浓度的升高,Ag/MZO/ITO阻变电容的Vreset和Vset随之升高,但RHRS/RLRS却有所下降;随着Mg掺杂量的增加,MZO薄膜(002)衍射峰向大角度偏移,表面平整性降低,Ag/MZO/ITO阻变电容的RHRS/RLRS、RHRS和Vset随Mg掺杂量的增加而增大,然而无疲劳循环次数却随Mg掺杂量的增加而下降;通过LogI-LogU特性及其拟合曲线分析可知,ZnO及其掺杂阻变薄膜在LRS时,导电机制主要为欧姆传导;HRS时,高、低电压区域电压与电流的变化关系不同,在低电压区主要遵循欧姆传导,高电压区域电流与电压的二次方成正比,符合SCLC理论电流与电压的关系,HRS高电压区域的导电机制以SCLC效应为主导。 退火温度对ZnMnO3薄膜结构和阻变性能的研究表明:随退火温度的增加,ZnMnO3薄膜的晶粒尺寸增大,晶界减少,致密度和质量得到进一步提高,进而使参与导电的氧空穴载流子浓度减小,其Ag/ZnMnO3/ITO阻变电容的Vreset,RLRS/RHRS逐渐增大,Vset变化不明显,退火温度为400℃时具有较好的疲劳特性,可以与ZnO和MZO实现工艺上的优化,为ZnO/ZnMnO3和MZO/ZnMnO3异质结的制备提供了技术基础。