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随着科学技术的进步,传统存储器件已不能满足人们的需求。阻变式存储器以其功耗低、高存储以及制备简单等优点而受到广泛研究。多种阻变材料中,NiO不仅具有良好的电阻开关特性,而且存储速度较快及组分简单、易于制备且与CMOS工艺兼容等等优点。研究发现优化NiO薄膜制备参数以及对其进行掺杂等措施可使其阈值电压降低,而开关比不能显著提高。本文以NiO为主要材料,通过溶胶凝胶-低温水浴法制备了镍钛及镍锡复合纳米粒子薄膜,研究其阻变特性,主要内容如下。首先,采用溶胶凝胶法制备Ti02及NiO-TiO2复合薄膜,并对其进行La和Ce等元素掺杂,随后选取最佳溶胶,通过低温水浴生长纳米粒子,选取大小均匀的纳米粒子溶液旋涂成膜研究其结构及阻变特性。研究发现Ti02薄膜无阻变特性,其导电机制为空间电荷限制电流和热发射机制共同作用,然而强酸溶液生长的金红石相Ti02纳米粒子,其薄膜具有阻变特性,PH=6或9生长的锐钛矿状Ti02薄膜并不具有阻变特性且PH=9时导电性较强,电阻率约为1×103Ω.cm,推测金红石相Ti02纳米粒子缺陷较多,其阻变机理可以解释为缺陷俘获；随Ni/Ti比例增大,导电性逐渐增强且Ni/Ti为7：1时,NiO-TiO2复合薄膜阻变特性最好；7%La-7%Ce共掺杂后薄膜阈值电压降至1.0 V左右,而其开关比并无明显增大,然而阻变机理并未由于La,Ce等元素的掺杂而改变。其次,通过溶胶凝胶-水浴法制备NiO-SnO2复合薄膜及纳米粒子薄膜,并对其进行Eu和Ru掺杂,研究阻变特性。研究表明,当Eu为7%时阈值电压较小,且其低阻态导电为欧姆传导而高组态导电机制为SCLC和RS共同作用；PH=10制备的NiO-SnO2纳米粒子较大,粒径约70 nm,其薄膜具有明显的阻变特性,而开关重复及稳定性可通过包埋高分子聚合物而显著提高；薄膜高阻态荷电输运符合空间电荷限制导电,而低阻态为欧姆特性,阻变机理可用载流子俘获及释放模型解释。第一性原理计算发现NiO中氧空位浓度越大,其电子态密度越低,能量越低,因此实验所制备的NiO含有较多氧空位,因而其阻变特性与氧空位浓度有关。而由NiO的局域态密度显示,费米面处的能级主要由Ni3p、Ni3d和02s轨道作用所致,而对其进行Sn02和Ti02复合后,O2s轨道对其费米面处能级影响较小,此时主要受O 2p轨道作用,从而可推断Sn02和Ti02的复合增大了薄膜内氧缺陷浓度。总之,所制备的镍基复合纳米粒子薄膜均具有可重复阻变特性,其高阻态导电机制为SCLC和RS共同作用,而Ti02以及Sn02的复合引起NiO费米能级处轨道作用机制的改变,溶胶凝胶法制备的薄膜阻变机理解释为细丝理论,而纳米粒子由于密闭的水溶液生长环境导致其缺陷较多,从而致使其薄膜阻变机理为载流子俘获及释放,稀土元素的掺杂增加了光学透射比,但对其阻变特性影响较小。