阻变存储器凭借其操作电压低、读写速度快、数据储存时间长、储存密度高以及微缩化前景良好等特点,被认为是最具潜力取代传统Flash存储器,成为下一代非挥发性高密度新型存储器的有力竞争者。目前,阻变现象在有机物、固态电解质、钙钛矿化合物以及过渡金属氧化物材料中均有观察到。ZnO作为一种直接带隙宽禁带半导体材料,同样也展示出了优良的阻变性能。为了进一步提高阻变器件性能,国内外研究组尝试在ZnO中掺入Mn和Cu等过渡金属,并取得一定的成果。但是,关于ZnO阻变器件的阻变机制的理论研究仍然存在很大的争议。本文制备了不同掺杂浓度的铜掺杂ZnO(Cu:ZnO)陶瓷靶材,采用射频磁控溅射方法生长Cu:ZnO薄膜,并在此基础上制备了类电容结构的阻变器件。另外,本文分别从体效应和界面效应两方面对Cu:ZnO阻变器件的阻变机理进行了研究。体效应方面,本论文首先研究了Cu掺杂浓度对阻变现象的影响,实验观察到掺铜浓度2at%的Cu:ZnO展现出了最佳的性能。在对工艺条件的优化中,发现衬底温度在450℃下制备的Cu:ZnO薄膜由于具有良好的结晶性能使得其阻变器件表现出优异的循环特性。此外,本文还研究了薄膜生长气氛和顶电极尺寸对阻变现象的影响,结果显示氧空位在薄膜的阻变过程中起着关键的作用,氧空位浓度越大,器件开关比和开启电压越小。对不同尺寸顶电极器件的电学测试结果表明:器件开启电流不受顶电极尺寸影响,关闭电流随顶电极尺寸的增大而增加。界面效应方面,实验采用热蒸发法蒸镀了功函数不同的Zn、Cu和Au金属薄膜作为阻变器件的顶电极,并对金属半导体接触类型进行了分析和探讨。实验观察到,只有当金属电极与介质层薄膜表现为肖特基接触时,器件才会出现阻变现象,而且当器件在氩气中退火后阻变现象会有较大的衰退。上述实验也证实了界面势垒是器件发生阻变的必要条件。本文还制备了Cu/CuO/ZnO/AZO双介质层阻变器件,在与Cu/ZnO/AZO单介质层器件进行对比后显示,双介质层器件具有更大的开关比和更稳定的循环特性,同时还表现出了更高和分布范围更广的开启电压,且两种器件都显示出了良好的保持特性。