自旋忆阻器件兼具电致阻变和磁电阻效应,可以实现多个电阻态,在多态非易失性存储器和人工神经网络等技术中具有广阔的应用前景,因此,寻找一种能同时对电场和磁场响应的材料至关重要。本文设计并采用磁控溅射方法制备了以ZnO-Co和ZnO/ZnO-Co作为功能层、以Pt作为电极的自旋忆阻器件,研究了它们的电致阻变和磁电阻效应。(1)以ZnO-Co颗粒膜作为功能层的Pt/ZnO-Co/Pt器件表现出稳定的双极性电阻转变行为,并且其不需要软击穿过程,这可能是因为功能层ZnO中的Co颗粒的存在不仅可以作为导电丝形成的前驱体,而且还有助于局域电场的增强,从而在减小导电丝形成随机性的同时还可以进一步降低能耗;(2)以ZnO/ZnO-Co双层膜作为复合功能层的器件在表现出双极性电阻转变行为的同时,在高、低阻态下均具有室温磁电阻效应,因此,通过外加电场和磁场的调控,Pt/ZnO/ZnO-Co/Pt器件可以实现四个电阻态。分析表明,其电致阻变行为归因于氧离子迁移导致的氧空位的积累以及功能层中Co的贡献。高、低阻态下的磁电阻效应分别符合隧穿机制和巨磁电阻机制;(3)在上述结果的基础上,通过改变ZnO-Co层中Co的含量可以有效调制ZnO-Co的电阻,从而使得在以ZnO-Co膜作为功能层的器件中也可以同时实现电致阻变和磁电阻效应。总之,以ZnO-Co和ZnO/ZnO-Co作为功能层的器件均显示双极性阻变特性,并且在高、低阻态下均具有室温磁电阻效应。因此,通过电场和磁场的调控,我们可以在ZnO-Co基自旋忆阻器件中实现多个电阻态。该结果可以为未来采用更容易和简单的方法实现多个电阻态提供重要思路。