随着5G的到来,网络的交互行为将变得更加频繁,数据的上传和下载量将是之前4G时代的数倍。这也就表明了无论是服务器还是云都需要比过去速度更快、容量更大的存储设备。新的存储技术,将成为存储行业的重要研究目标。由于互补型金属氧化物半导体（CMOS）技术逐渐接近其尺寸极限,目前电子工业中使用的传统闪存在缩小尺寸的方面已经达到极限。电阻随机存取存储器具有金属-绝缘体-金属（MIM）结构,其利用电阻转变行为来存储信息,提供了能够超越传统半导体电子器件性能的新型器件。与基于电荷的存储设备相比,阻变存储器的低功耗、高可靠性、卓越的开关速度和与CMOS工艺兼容,显示出作为当前非易失性存储器的巨大潜力。然而,阻变存储器在实际应用中仍然存在运行不稳定、寿命短等问题;因此本文将针对以TaOx薄膜作为阻变层的器件进行性能优化的研究。本论文制备了Ta/TaOx/Ru结构的阻变存储器。首先通过改变薄膜氧分压和厚度,得到性能最优的TaOx薄膜。实验结果表明,当TaOx薄膜的工艺条件为10%氧分压、10nm厚的时候,器件的性能达到最优。但是此条件的器件性能仍有可以提升的空间。因此,将制备好的器件分别在真空以及氧气两种氛围中进行快速热退火（300℃、120s）。通过一系列测试及表征,发现由于器件在退火后TaOx会形成非晶/纳米晶,使得导电细丝形成比较均匀,器件的稳定性有了明显提升。此外,氧气氛围退火后Ta电极会起到储氧层的作用,器件的循环寿命更长,阻变窗口也更大。最后,本论文选取了柔性聚酰亚胺（PI）衬底,在PI上制备了Ta/TaOx/Ru结构的柔性阻变存储器,并将器件进行不同半径的弯曲测试。验证了器件在弯曲半径为4 mm的情况下的性能,并且弯曲半径为4 mm时器件在弯曲500次后同样可以循环500次,说明该器件具有良好的柔韧性。本论文创新性的提出两种快速热退火方式对器件性能的提升作用,并通过一系列测试与表征,详细阐述了性能提升的原因以及阻变机理,为改善氧化物阻变存储器的各项性能提供了一种简单高效的途径。