金属氧化物在微电子、铁电和光电子领域有广泛的研究与应用,特别是过渡金属氧化物和钙钛矿氧化物在半导体中的广泛应用,为现代信息技术提供良好的物质基础。基于金属氧化物材料的阻变存储器具有组成结构简单、密度高、功耗低、持久性强、读写和擦除速度快、可伸缩性好等优点,是下一代非易失性存储器主要的候选者之一。随着研究的深入,可调制的阻变存储器得到应用,人们通过掺杂、金属-半导体界面、温度等方法调节存储器阻变特性,这一方面的研究成为阻变存储器领域的研究热点之一。金属氧化物不仅材料种类丰富,而且具有良好的光电特性和电化学特性。所以,金属氧化物成为可调节阻变存储器领域的研究热点。论文重点研究了金属氧化物SnO2、FeOx和羟基氧化铁FeOOH阻变特性及其物理机制。通过简单的制备方法将其制成薄膜器件后,测试样品的I-V特性曲线,利用不同的方法实现其阻变特性的可调节。具体研究内容如下:(1)基于SnO2薄膜的双极性阻变开关(RS)特性,制备了一种新型金属/SnO2/掺氟氧化锡(FTO)三明治结构器件。采用无模板水热合成法在FTO玻璃上制备了 SnO2微球薄膜,并在薄膜上通过热蒸发仪分别蒸发铝、银、金等常用电极。在铝电极和金电极的器件上观察到了自整流阻变开关特性。然而,并没有在银电极器件上观察到明显的整流阻变开关行为。上述不同现象主要归结于SnO2与顶部金属电极间不同的界面势垒。我们目前的研究是通过选择合适的金属电极来调节阻变开关特性,为调节阻变存储器自整流特性提供新的方向。(2)基于FeOOH薄膜的电容耦合阻变存储器阻变特性研究,通过水热法制备FeOOH薄膜,发现Au/FeOOH/FTO器件具有电容耦合阻变效应。当受到诸如电压、紫外光等外部刺激时,可以转化电路元件性能。并且,在加大电压的条件下阻变特性明显要优于紫外光照射时的阻变特性。实验表明电容耦合阻变行为和纯粹阻变行为之间可以通过适当的外部刺激发生转换,解释了非压缩的I-V迟滞现象是如何由电容耦合阻变效应引起的。该工作扩展了电容与阻变存储器之间的电路理论,根据实验提出的模型,有理由期望这种转换也会发生在其他类型的材料中,为新的存储单元研发提供方向,推动了阻变存储器的发展。(3)基于FeOx良好的阻变性能和光电效应,通过水热法并退火的方法制备了一种简单的Au/FeOx/FTO器件,用无光照和有光照的条件来调节Au/FeOx/FTO器件阻变性能。通过实验,我们发现器件对波长为375nm的光照更为敏感。因此,在无光和波长为375nm光照条件下进行对比实验,实验结果表明波长为375nm光照条件下的器件稳定性要优于无光条件:开启电压更小的同时表现出更高的器件读取准确率。最后还对器件的导电机制原理进行分析,通过在器件内部离子通道的形成和破裂解释了Au/FeOx/FTO器件的阻变开关特性。