在信息技术飞速发展的今天,阻变存储器因其密度高、容量大、速度快、功耗低的优势,成为下一代主流存储器的有力竞争者。从工艺和集成密度的角度考虑,无源交叉阵列是实现阻变存储器高密度存储的最佳方案,但是阵列中泄漏电流带来的串扰问题不容小觑。为此,研究者们提出了多种方案来解决串扰问题,其中,使用选通器(selector)与阻变存储器串联来抑制泄漏电流被认为是最经济的解决办法。表征选通器性能优劣的关键参数是非线性(NL),本文主要采用基于第一性原理的研究手段探究了完整石墨烯(GR)插层和三种缺陷GR插层对Ag/quartz/Pt选通器特性的影响。利用第一性原理的计算方法研究了完整GR插层对Ag/quartz/Pt型选通器特性的影响(主要是非线性)。首先通过表面能和结合能的计算,我们确定了quartz(001)平板模型的厚度、各个界面的界面距离和界面构型,进而搭建了Ag(111)/quartz(001)和Ag(111)/GR/quartz(001)两种界面,仿真结果显示GR单层的插入使得界面间载流子的传输变难、界面间的电荷转移减少、quartz的介电可靠性和电导率明显改善。随后,搭建了Ag/quartz/Pt和Ag/GR/quartz/Pt两种类型的选通器,器件的仿真结果表明GR单层的插入降低了选通器的关态电流,提高了选通器的驱动电流,最终导致选通器件的特性(特别是非线性)改善。随后在完整GR的基础上制造了大孔、中孔以及小孔缺陷GR模型,研究了这三种GR缺陷对Ag/GR/quartz/Pt型选通器特性的影响。首先在前文研究的基础上,搭建了三种缺陷GR基Ag(111)/GR/quartz(001)界面模型,对三种界面的研究发现,GR缺陷孔越大,界面的势垒越大、界面处发生电子转移的区域越大、quartz层的导电性越好。其次搭建了三种缺陷GR基Ag/GR/quartz/Pt选通器模型,第一性原理的计算结果显示,GR缺陷孔越大,选通器件的关态电流越低、驱动电流越高(结果是器件的NL越高),特别是大孔缺陷GR基Ag/GR/quartz/Pt选通器的NL与完整GR基Ag/GR/quartz/Pt选通器相比提高了一个数量级。综上所述,比较Ag/GR/quartz/Pt型选通器和Ag/quartz/Pt型选通器的电学特性可知,完整GR单层的插入,明显改善了Ag/quartz/Pt选通器的性能。而且通过对这三种不同GR缺陷的Ag/GR/quartz/Pt型选通器的研究发现,GR缺陷孔越大,Ag/GR/quartz/Pt型选通器的性能越好,本文的研究内容对Ag/quartz/Pt型选通器的进一步研究具有一定的指导意义。