常见的阻变材料有固态电解质材料、碳基阻变材料、有机阻变材料、复杂氧化物材料及二元金属氧化物材料等。近来年，基于稀土氧化物制成的RRAM阻变器件也得到了广泛的研究，这是由于稀土元素具有丰富的电子结构，其独特的4f电子层结构、丰富的电子能、强自旋轨道耦合等特性，决定了稀土元素及其化合物独特的光、电、磁特性。在此基础上将稀土材料纳米化后，其在原有的特性的基础上又具备了更多的纳米材料的优良特性，如小尺寸效应、表面界面效应、量子尺寸效应及较强的光电磁声性质等，能大大提高材料的性能和功效。氧化铈(CeO2)因本身的特殊性质使得其在工业应用中得到广泛应用，C3+与Ce4+的可逆价态变化使得其内部的氧空位极易形成与消散，并且氧化铈中的Ce离子与氧空位具有很强的传导性，考虑到金属氧化物的阻变特性多与氧空位的形成与消散有关，故二氧化铈在RRAM阻变存储上具有很高的研究价值。本文以CeO2为主要材料，通过溶胶凝胶旋涂法制备了CeO2薄膜，并对不同退火温度下的CeO2薄膜阻变特性进行了分析，在此基础上利用水热法制备了CeO2纳米粒子(NPs)、铈锆及铈锌复合纳米粒子，通过调节制备参数、复合比例和微观结构等措施研究其阻变特性优化。主要内容如下。　　首先，采用溶胶凝胶法制备出立方萤石结构的CeO2薄膜，结晶度随退火温度增大而变好，粒子尺寸为7～50nm。电学测试显示薄膜均具有很好的可重复性双极电阻开关特性，但开关比较低，约为10左右，阈值电压随退火温度升高而略有增大。不同退火温度所得CeO2薄膜在高低阻态时荷电输运均符合欧姆传导;开关机理可归因于Ce离子导电细丝的形成和断裂。随后通过调节水热条件，发现不同pH值下所制得的CeO2纳米粒子均为立方晶体结构，衍射峰强度随pH的增大而增大，pH=8下所得CeO2纳米粒子薄膜不仅开关比最大且阈值电压也较小，取此pH下的纳米粒子进行不同焙烧温度处理，焙烧温度对所制备纳米粒子的晶体结构没有影响，但随焙烧温度的增大，CeO2衍射峰也逐渐增强;开关比随焙烧温度增大先增大后减小，阈值电压则逐渐减小。　　对于铈锆复合纳米材料，同样采用水热-焙烧法，当Ce/Zr比为1∶1时，不同pH值下所制得的复合纳米粒子均发生了固溶反应，固溶反应随pH的增大而加剧，产物多为Ce0.5Zr0.5O2和Ce0.2Zr0.8O2。pH=8下所得复合纳米粒子薄膜不仅开关比最大且阈值电压也较小，斜率变化表明复合纳米粒子薄膜CZO5高阻态传输机理由TCLC转变为SCLC，氧空位与SCLC的共同作用是薄膜产生阻变特性的原因。取此pH下的纳米粒子进行下一步焙烧处理，焙烧温度对所制备纳米粒子的晶体结构没有影响，但随焙烧温度的增大，固溶物的衍射峰也逐渐增强。阻变机理与氧空位有关氧空位最初是在阻变层复合纳米粒子薄膜与下电极ITO的界面处开始形成，随着SET过程的进行，氧空位细丝便从CeO2-ZrO2/ITO处开始生长，向GaIn上电极方向延伸，形成一条连通上下电极的导电细丝。　　对于铈锌复合纳米材料，取上述最佳水热条件的基础上，研究了膜层对薄膜开关特性的影响，不同Ce/Zn比例下所制各得到复合纳米粒子薄膜均具备很好的可重复性双极电阻开关特性，开关比约为5000左右，阈值电压变化幅度不太，约为1.3V左右。XRD结果随Zn比例的增大，复合纳米粒子结构并没有太大改变。膜层对复合纳米粒子的拟合斜率无明显影响，符合空间电荷输运机制，阻变机理与界面效应和氧空位有关。　　总之，所制备铈基纳米粒子均具有可重复电阻开关特性，采用ZrO2、ZnO与CeO2复合获得纳米异质结可降低阻变器件的开电压，但其开关比也会下降。通过合理控制水热条件、优化器件结构和设计不同器件尺寸等措施可提高CeO2的阻变特性。本文研究对开发新型CeO2基纳米粒子阻变存储器有参考价值。