【摘 要】
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随着微电子技术的飞速发展,传统的互补式金属氧化物（CMOS）存储技术已经满足不了人们日益增长的科技需求。忆阻器作为电路四大基础元器件之一,具有制备简单,性能多样,存储信息速度快且稳定优点,尤其是理论极限尺寸极小,因而被认为是下一代存储技术。相比与传统的无机忆阻器,有机忆阻器材料获取范围广泛,制造成本低廉,而且能耗低,易于控制。本论文设计制备了一系列基于溶液加工的卟啉（Zn-porphyrin）给体
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随着微电子技术的飞速发展,传统的互补式金属氧化物（CMOS）存储技术已经满足不了人们日益增长的科技需求。忆阻器作为电路四大基础元器件之一,具有制备简单,性能多样,存储信息速度快且稳定优点,尤其是理论极限尺寸极小,因而被认为是下一代存储技术。相比与传统的无机忆阻器,有机忆阻器材料获取范围广泛,制造成本低廉,而且能耗低,易于控制。本论文设计制备了一系列基于溶液加工的卟啉（Zn-porphyrin）给体-受体型小分子有机忆阻器,深入研究了器件制备、性能测试以及工作机制等方面问题,揭示不同层在器件中的作用,最终获得具有超低功率损耗的低成本有机忆阻器。本文的主要内容如下:1.制备高性能有机忆阻器。制备器件结构为ITO/WO3/Zn-porphyrin/Ag忆阻器,研究其综合电学性能,发现该结构下忆阻器特性最好,功率耗能极低;研究发现有机层厚度对忆阻性能影响较大,通过改变有机层薄膜厚度可有效调控忆阻器实际工作功率;研究还发现无机WO3层对忆阻器工作稳定性影响很大。同时,制备了单有机层ITO/Zn-porphyrin/Ag和单无机层ITO/WO3/Ag忆阻器,性能都非常差,说明每层作用及其重要。进一步发现卟啉分子（Zn-porphyrin）内锌金属原子必不可少。该忆阻器高低电阻比为～10~3,百次测量后设置电压Vset为0.38 V,重置电压Vreset为-1.8 V,能耗很低;忆阻器在通过180次以上的循环测试后,仍有明显的阻变现象,稳定性好;经过上万次连续不间断读取仍保持同一阻值状态,可靠性高。上述实验结果表明,本论文研制的忆阻器各方面优于其它有机忆阻器,因而,对基于卟啉给体-受体型小分子有机忆阻器工作机理研究极其重要。2.探究ITO/WO3/Zn-porphyrin/Ag忆阻器工作机制。本论文对高阻和低阻器件内部不同位置的元素分布及价态进行测试及分析,发现ITO/WO3/Zn-porphyrin/Ag忆阻器产生阻变的原因不是金属Ag离子主导阳离子迁移金属电化学机理（ECM）,而是由氧离子主导的阴离子变价改变记忆机理（VCM）,根据实验结果,建立相应的能带模型,形象揭示了该忆阻器每个过程的工作机制,为该类型忆阻器研究提供了清晰、可靠的实验理论模型。
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