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依据摩尔定律，2016年，半导体行业将迎来22nm工艺节点，器件小型化、高密度已成必然趋势。目前，非易失性存储器方面，闪存占据了90％以上的市场份额，但由于尺寸很难进一步缩小，使其难以满足大容量移动存储市场的需求。在此背景下，新型非易失性存储器陆续出现并得到快速发展。其中，基于电致电阻效应的阻变存储器（RRAM），以其结构简单、速度快、密度高、功耗低以及与传统 CMOS工艺兼容等优势，受到各科研院所和半导体公司（如惠普、三星、夏普）的青睐，已在材料探索、机理探究等方面取得长足进展，但要使其成为通用存储器，还有诸多问题亟待解决。本文着眼于阻变存储器的阻变机理和器件研究两个关键问题，围绕 Cu/ZnO/Pt、Cu/ZnS/Pt及 Pt/ZnO(Ar plasma treated)/Pt结构阻变器件的电阻转变特性开展深入研究，主要内容包括以下三个方面： 1，Cu/ZnO/Pt结构 RRAM的阻变机理研究 Cu/ZnO/Pt结构 RRAM具有单极性 I-V特性，证实场致阳离子迁移不是该器件 RESET的根本原因。对器件的逐步升温实验发现，RESET是焦耳热辅助金属粒子氧化扩散的结果。由 PPMS测得的R-T曲线发现，器件低阻态呈金属导电特性，高阻态呈半导体导电特性。 2，Cu/ZnS/Pt结构 RRAM的阻变机理研究 根据 I-V曲线特征，提出 Cu/ZnS/Pt结构 RRAM的阻变模型：Cu导电丝从阳极（Cu）向阴极（Pt）方向生长，形态近似圆锥形，通断发生在阴极界面处。PPMS测得的R-T曲线表明：器件低阻态呈金属导电特性。使用透射电镜在截面样品中可清晰观察到由阳极（Cu）向阴极扩散的圆锥形导电通道，XPS元素分析证实该导电通道的主要成分是Cu。这为上述阻变模型提供了实验证据。 3，Pt/ZnO(Ar plasma treated)/Pt结构无Forming阻变器件的制备 使用Ar等离子体处理 ZnO薄膜表面，获得了 Pt/ZnO/Pt结构的单极性无Forming阻变器件。无 Forming阻变特性的成因有：Ar等离子体使 ZnO薄膜表面平坦化和致密化，避免了由金属电极向 ZnO薄膜扩散和表面粗糙引起的漏电导通。同时，氧空位的增多使薄膜内的载流子浓度增大，导致电阻率减小。Pt/ZnO界面势垒高度的降低导致界面电阻减小。基于以上变化，器件初始便处于低阻态，且有明显的阻变特性。