随着云计算、人工智能等科学技术的不断发展,应用数据呈现爆发式增长,人们对于信息存储能力的需求日益提高。为了克服传统闪存由物理极限带来的超高密度集成技术的瓶颈,新型非易失性存储器如阻变存储器（resistive random access memory,RRAM）等被广泛研究。作为高密度存储的首选方案,存储器以十字交叉阵列结构的堆叠方式可实现理论上的最高的集成密度。但是,该结构存在严重的串扰问题,将影响器件性能并造成信息误读。因此,为了解决该问题,人们提出了选通管-存储器（one-selector one-resistor,1S-1R）结构,利用选通管的阈值转变特性,将其作为整流器件,有效抑制串扰电流,实现大规模阵列的集成。目前,基于绝缘体-金属转变（Insulator Metal Transition,IMT）效应的新型选通管包括NbOx、VOx等材料,因其结构简单、容易制备等特性被广泛研究。本文主要对NbOx选通管的制备及其性能优化展开工作,通过制备并测试NbOx选通管,研究器件的阈值转变性能;通过优化器件的结构和退火工艺提升器件的性能。主要研究工作总结如下:1.采用磁控溅射方法制备了Ti/NbOx/Pt选通管并对其进行了表征,发现器件中NbOx薄膜为非晶态。随后研究了其阈值转变性能,随着器件限流提高,器件的关态电阻保持不变,导致选通比增大。在800μA限流以下时,器件具有优异的稳定性。此外,通过研究NbOx薄膜厚度分析了器件的阈值转变性能,并构建模型解释了其物理机制。2.在Ti/NbOx/Pt选通管的基础上,在底电极Pt和NbOx薄膜之间插入了较薄的Ti薄膜,制备了Ti/NbOx/Ti/Pt选通器件。通过对其阈值转变性能测试,发现Ti/NbOx/Ti/Pt器件能够在超大限流下稳定工作。其与Ti/NbOx/Pt器件相比,Ti插层器件具有更高的选通比,更优异的一致性和稳定性。通过建立模型解释了其能够在超大限流下工作的原因。随后在-Forming情况下对器件进行了阈值转变性能测试,器件仍具有良好的性能。3.为了进一步优化Ti/NbOx/Ti/Pt器件的阈值转变性能,在顶电极Ti和NbOx薄膜之间插入不同厚度的金属氧化物（Ga Ox、Mg Ox和Zr Ox）薄膜并研究了其阈值转变性能。研究表明Ga Ox插层器件在1 m A至5 m A限流范围内具有优异的稳定性;Mg Ox插层器件在5 m A至30 m A限流范围内具有优异的稳定性;而Zr Ox插层器件的性能较差。通过引入适当的金属氧化物插层,可以有效降低器件的最小工作电流,并提高器件的稳定性。因此,可以应用不同的金属氧化物对Ti/NbOx/Ti/Pt器件进行改进来满足实际的应用需求。4.采用退火处理优化Ti/NbOx/Pt器件的阈值转变性能。对Ti/NbOx/Pt器件进行退火处理后其NbOx薄膜的XRD图谱中出现了NbO2和Nb2O5的衍射峰,薄膜中Nb4+含量增加。电学测试结果表明退火处理后器件的转变电压和关态电阻的一致性得到了改善,并且在对其进行无限流保护情况下的脉冲测试发现退火后的器件具有抗过冲能力。说明退火工艺优化了Ti/NbOx/Pt器件的阈值转变性能。随后通过建立模型解释了器件退火后阈值转变性能改善的原因。