阻变存储器是一种新型存储器件,它具有高密度、高速擦写、非易失等优良存储特性,有望突破现有存储技术的瓶颈,成为了最有潜力的下一代存储产品之一。在推进阻变存储器实用化进程中,仍然存在一些亟待解决的技术和科学问题:在选材上,如何选择集各种优秀性能于一身的阻变材料,目前还没有统一定论;在器件集成中,阻变存储器采用了十字交叉阵列(Crossbar),具有超大规模集成的优势,但Crossbar面临十分严重的漏电流问题;最后,要从根本上解决以上及其他问题,探究阻变现象内在的物理机制,因而具有十分重要的研究意义,而目前阻变机理尚不清晰。针对以上这些问题,本文着重对阻变现象的物理机理展开了研究,主要包括以下几个方面:在选材上,选取了Pt/HfO_x/TiN和Pt/TaO_x/TiN器件,它们结构简单、制备容易、性能稳定,是最常见二元金属氧化物之一,同时,这两种器件表现出优异的阻变性能,已受到众多大型半导体科技公司的广泛关注,具有巨大的潜在应用价值;在电学测试研究方面,通过电学调控手段,在典型双极性器件中实现了互补型阻变特性,在互补型阻变基础上,通过进一步电学调控,发现了寄生阻变特性,探究出多极阻变特性之间转化的电学调控规律,并对寄生阻变性能的疲劳特性、保持特性等阻变性能进行了电学表征,结果显示得到了稳定、循环特性良好的阻变性能,由此对寄生阻变提出了模型解释和理论阐释;在软件仿真方面,利用Comsol多物理场仿真软件,建立了基于氧空位导电丝的电-热耦合模型,通过设定不同极性的偏置电压,得到氧空位浓度、电势以及温度分布图,模拟出电流-电压的阻变特性,通过对比仿真结果与实验结果,得到高度类似的互补型阻变特性,因此,基于Comsol的模型仿真,对于阻变现象的解释和机理研究具有重要指导意义。