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阻变存储器因其结构简单,易于集成,与现有CMOS工艺兼容性高,被认为是最具潜力的下一代高密度非易失性存储器之一。目前,过渡金属氧化物(NiO,TiO2,HfO2,CuxO,ZnO,SrTiO3)、固体电解质(GeSe)、硅化物及部分有机物材料都被证实拥有阻变性质。然而,关于金属氮化物阻变特性及其机理的研究却鲜有报道。其中,氮化铜材料拥有与过渡金属氧化物类似的电学性质,是潜在的新型阻变材料。我们提出采用等离子浸没注入、磁控溅射等方法,制备具有阻变特性的氮化铜薄膜材料,并对其阻变机理进行研究。我们采用等离子浸没注入技术成功制备了氮含量随深度增加逐步减少氮化铜功能薄膜。电学测试结果表明,所制备的氮化铜薄膜呈现双极型阻变特性,其擦写电压非常低,且没有明显的Forming过程。Ⅰ-Ⅴ曲线拟合结果表明,SCLC效应对高阻态电阻有直接的影响,但并不是引起电流“跳变”的主要机制。CAFM微观电学测试结果进一步证实丝状高导电通道的形成与消失是阻变现象的主要原因。我们首次证实,采用直流磁控溅射工艺制备的氮化铜功能薄膜也拥有阻变特性。在一个明显的Forming过程后,氮化铜基阻变存储器件呈现出双极型阻变特性,其擦写电压也较低,并具有更好的可擦写耐久性及横向均匀性。Ⅰ-Ⅴ曲线拟合结果和CAFM测试结果也证实了导电细丝的形成与断裂是阻变现象产生的主要机制。氮化铜薄膜内导电细丝密度可达到40×40nm2/filament进一步说明,氮化铜薄膜材料在高集成阻变存储领域拥有极佳的应用前景。采用惰性电极Pt的存储器件依然表现出相似的阻变特性表明,电极金属离子的扩散与迁移并不是氮化铜薄膜中导电细丝形成与断裂的主要机制。XPS分析结果表明,所制备的氮化铜薄膜中同时存在半导体导电的Cu3N相与金属导电的Cu4N相,且Cu3N相可通过向体心空位插入一个铜离子转变为Cu4N相。我们认为,电场作用下铜离子迁移导致薄膜局部电阻下降是导电细丝形成的主要机制。