纳米离子学是一门研究在纳米尺度范围内与快离子输运相关的各种现象、性质、机理及应用的新兴学科。在过去的几十年里，纳米离子学已融入到能源存储与转化、信息存储、逻辑运算以及生物仿生等领域，并促进了这些领域的迅速发展。目前，纳米离子学主要关注的内容包括:一、纳米尺度下离子的输运行为;二、电场对离子输运行为的调控规律;三、离子输运对纳米器件物性的调控规律。在这些方面取得研究进展对于深刻地理解纳米离子学、获得稳定可控的纳米器件以及开发新型多功能纳米器件具有重要的科学意义。然而，目前缺乏有效的手段表征纳米尺度下离子的输运行为成为了纳米离子学发展的主要瓶颈。近年来，人们发现大多数氧化物薄膜的阻变效应与薄膜中离子的输运行为密切相关，通过研究阻变效应，有望获得与纳米尺度下离子输运相关的重要信息，包括离子的种类、输运通道和电化学反应过程等。通过了解这些信息，我们可以进一步开展电场对离子输运行为的调控研究以及研究离子输运对纳米器件物性的调控规律。　　本论文针对纳米离子学所关注的三个重点内容，主要开展了以下几个工作:　　一、通过采用导电原子力显微镜(Conductive Atomic Force Microscopy, CAFM)在纳米尺度下(～10 nm)表征钴酸锂(LixCoO2)薄膜材料的阻变效应，研究了LixCoO2晶粒中锂离子输运的热力学和动力学行为，发现靠近晶界处的锂离子具有低的迁移势垒高度和快的迁移速率。第一性原理计算结果表明LixCoO2晶界处锂离子的迁移势垒高度仅为0.7 eV。进一步研究发现CAFM可用来半定量地表征晶粒中锂浓度的分布。这些结果揭示了纳米尺度下LixCoO2材料中锂离子的输运行为，为获得高性能的基于LixCoO2纳米材料的锂电池提供了重要的指导。　　二、研究了电场对氧化物薄膜阻变器件中离子输运行为的调控规律，并通过电场精确控制离子的输运构建了具有室温电导量子化行为的纳米点接触结构。研究发现该电导量子化行为与薄膜器件的材料种类和阻变行为的单、双极性无关，体现了纳米点接触结构的本征特性。通过控制Set限流以及Reset电压对离子输运进行调控我们实现了对纳米点接触结构的有效调控。在纳米技术的辅助下，进一步制备了稳定可控的纳米点接触结构。该结果提出了一种采用电场控制离子输运制备稳定可控的纳米点接触结构的新方法。　　三、研究了阻变过程中离子输运对纳米器件磁相关性能的调控规律，探索了纳米离子学在未来“电写磁读”信息存储领域中的应用前景。首先，在第一部分研究工作基础之上，研究了电场作用下锂铁氧体薄膜中锂离子在纳米尺度下的输运对薄膜磁畴性质的调控规律，发现通过电场调控锂离子的输运能够实现对薄膜磁畴磁化方向的调控，可用于磁信息的记录;其次，在第二部分研究工作基础之上，通过电场调控氧化物薄膜中磁性金属离子的输运制备了具有弹道磁电阻效应的磁性纳米点接触结构，可用于磁信息的读取。基于该结果，我们提出了通过电场控制离子输运来实现“电写磁读”信息存储的新思路。