在信息化时代,人们越来越依赖以闪存为介质的存储产品对数据进行存储,但在其尺寸缩小的同时也存在着操作电压无法等比例缩小、电荷保持能力不足等缺点。阻变存储器由于一系列优点（高集成密度、快读写速度等）,成为学术界重点研究的对象。人们根据阻变机理将阻变存储器分为电子型阻变存储器以及离子型阻变存储器,本文以满足免电激活（Electroforming-free）的Al/Ti O_x/Al（以下简称为ATA）结构电子型阻变器件为基础,通过对其界面处叠层,研究叠层对ATA器件性能的影响。期望通过叠层工艺使器件保持免电激活特性的同时,其循环能力和保持能力也能得到提升。本论文电极Al使用电子束蒸发设备制备。阻变层Ti O_x以及叠层Ti O_y（y>x）采用多功能磁控溅射设备制备。使用X射线电子能谱分析仪分析材料的化学价态,通过高分辨率场发射透射电子显微镜观察器件界面微观状况。通过半导体参数分析仪测试器件的电流-电压（I-V）以及耐久（Endurance）性能。首先制备出满足Electroforming-free特性的ATA器件,然后对其上界面（Al/Ti O_x）、下界面（Ti O_x/Al）以及上下界面进行叠层。通过电学性能测试证明叠层器件在满足Electroforming-free特性的同时其循环能力得到极大提升,并优化出最优叠层条件。通过对不同叠层部位的最优叠层条件下的器件进行数据保持（Retention）性能测试,得出叠层工艺可以大幅提高ATA器件的数据保持能力。随后通过对最优叠层条件下的器件在不同操作电压下测试,获得了最优测试电压。在叠层势垒的作用下,改变操作电压可以使陷阱对电子的捕获与释放达到动态平衡,从而影响器件的阻变性能。最后对最优条件下的叠层器件在不同操作电压下进行I-V曲线双取Log拟合以及对器件进行温度测试,计算出不同阻态、不同循环前后的活化能值,上述方法既证明了叠层Ti O_y薄膜仅起到势垒阻挡作用,也证明叠层器件满足空间电荷限制电流（SCLC）机制,其阻变机理与陷阱对电子的捕获与释放有关,与氧离子的移动无关。通过对ATA下电级Al空气退火,使得下界面形成了一层Al O_x势垒层,进一步证实了叠层器件的阻变原理。本论文通过对ATA结构器件界面叠层以及改变操作电压的方式,使叠层器件满足Electroforming-free特性的同时其循环能力和保持能力也得到提升,并分析出其阻变原理。本工作可以帮助人们进一步理解电子型阻变机理,同时为电子型器件的制备工艺提供了一定参考。