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近几年,随着信息技术的快速发展,人们对信息数据存储、快速分类和管理提出了更高的要求。存储器也在不断的更新换代,大多数的研究者期望通过新材料和新技术提升存储器的性能和容量。据报道,研究人员发现忆阻效应不仅可用于非易失性存储器,还可用于类脑神经形态计算和非易失性逻辑运算。氧化锌（ZnO）作为与常规过渡金属氧化物半导体技术兼容的忆阻材料之一,基于ZnO忆阻器的存储能力、整流特性和双极性阻变效应具有诱人的应用潜力。忆阻器大多为金属细丝机制,且目前已经通过扫描透射电子显微镜观察到了金属细丝的生长过程,而界面类型的忆阻器具有便于缩小尺寸,提高集成度的优势。更进一步,忆阻效应可由光照、温度、磁场和湿度等调控,而不同取向异质结的忆阻效应仍未有报道。另外,伴随双极性阻变出现的负微分电阻效应（NDR）调控的研究也不多,尤其是负脉冲幅值/宽度和限制电流的影响。本论文选取掺杂浓度0.7 wt%的单晶Nb:SrTiO3（NSTO）衬底,通过脉冲激光沉积和磁控溅射技术制备ZnO薄膜。我们发现NSTO衬底不同的取向或预处理都强烈影响ZnO薄膜的面外及面内取向、形貌和电学性质。有趣的是,伴随双极性阻变同时出现的负微分电阻效应与负脉冲幅度/宽度、直流最大正/负电压和限制电流相关。我们发现在去离子水处理与否的（111）NSTO衬底上制备的ZnO薄膜在面内生长取向和电学性质等方面有着极大的差异。虽然ZnO薄膜在去离子水处理与否的NSTO衬底上都沿c轴取向生长,而面内取向强烈依赖于衬底的预处理。未经去离子水处理的NSTO衬底上生长的ZnO薄膜显示整流特性,而去离子水处理后的NSTO衬底上生长的ZnO薄膜显示双极性阻变效应。整流效应到双极性阻变的转变与去离子水处理衬底后异质结界面态密度增加相一致。通过磁控溅射技术在三个不同取向的（100）、（110）和（111）NSTO衬底上生长ZnO薄膜也观察到形貌、面外生长取向以及器件电学性质的差异。（100）NSTO衬底上生长的ZnO薄膜呈现非极性（112-0）面,具有较高的界面态密度,从而表现出典型的双极性阻变和负微分电阻效应,而（110）NSTO和（111）NSTO衬底上生长的ZnO薄膜则呈现（0002）极性面生长和较低的界面态密度,表现为典型的整流效应。除此之外,本论文还系统的研究了ZnO/（100）NSTO出现的负微分电阻效应,发现随着负脉冲幅度/宽度的增加,负微分电阻效应逐渐减弱并向左移动,而随着限制电流增大,负微分电阻效应逐渐增强,而峰位基本不变。这可以通过氧空位电离和漂移结合电子俘获/去俘获来理解。