随着半导体技术的不断发展,目前占据非易失性存储器市场主流的闪存存储器由于器件等比例缩小带来的电荷泄漏、可靠性差等一系列难以克服的问题发展受到制约。近年来一种新型阻变存储器(RRAM)的研究正得到广泛关注,有望成为下一代主流非挥发存储器。与传统存储器相比,RRAM具有结构简单、存储密度高和功耗低等优势。尽管阻变特性在过渡金属氧化物、氮化物、硫系材料和非晶硅等材料体系中都得到广泛研究,但是基于氮氧化物的阻变特性研究还较为缺乏。氮氧化物与CMOS工艺兼容,热稳定性好。本论文选取HfOxNy作为阻变功能材料,研究其阻变特性并应用于制备阻变器件,具有重要的研究意义。本论文通过等离子体原子层沉积技术生长HfOxNy薄膜,并用以制备阻变存储器件,研究阻变性质,并分析了阻变机制。取得的主要成果如下:(1)采用等离子体原子层沉积在200 ℃、250℃、300℃和350℃四种温度条件下生长HfOxNy薄膜,并制备了 Ag/HfOxNy/Pt结构的阻变存储器件。研究发现,200℃和250℃条件下生长的非晶HfOxNy薄膜并未表现出阻变特性,300℃和350℃条件下生长的多晶HfOxNy薄膜表现出典型的双极性阻变特性。其中300℃条件下生长的阻变HfOxNy薄膜高低阻值比值达到105以上,SET和RESET电压分布稳定集中。(2)实验对比了 300℃条件下生长的HfOxNy薄膜在Ag/HfOxNy/Pt(Ag器件)和Pt/HfOxNy/Pt(Pt器件)两种结构器件中的阻变特性。电学性能测试表明两种器件都具有双极性阻变性质。Ag器件需要一个+3.4 V电压扫描操作实现电激活,Pt器件则不需要。Pt器件的SET电压分布在+4.4V～+5.6V,RESET电压分布在-1.3V-2.5V,波动范围比Ag器件略大。在85。℃环境下两种器件经过104s以上仍然能够保持原有电阻状态,证明具有非易失性。在循环次数方面,Ag器件经历450个I-V循环后仍然能保持良好的阻变特性,Pt电极器件在经历约40次I-V循环后击穿失效。阻变机制分析表明,Ag电极器件的阻变特性归结于Ag原子导电细丝通道的形成和断裂,而Pt电极器件中阴离子空位导电细丝通道的形成和断裂是阻变作用发生的原因。(3)以HfOxNy/HfOx叠层对单层HfOx阻变存储器件进行性能优化。研究表明,HfOxNy/HfOx叠层结构可有效控制Ag导电细丝的形成和断裂,使得器件的SET和RESET的电压分布更加集中,高低电阻比更大。