在半导体工业向20nm技术节点或更小的方向推进的过程中，存储器行业正面临着技术与材料等方面的诸多挑战。在器件尺寸逐渐降低的过程中，由硅材料制备的传统非易失性存储器的存储密度已经越来越接近其本征极限。RRAM主要依靠电阻而不是电荷的变化来存储信息，其众多优点可以满足未来高速、超低功耗、纳米空间的存储设备的要求，吸引了全球范围研究人员的注意。　　本研究主要内容包括：⑴利用COMSOL仿真软件对叠层结构Pt/HfO2/TiO2/Pt RRAM在电阻转换过程中的氧空位浓度、温度和电场分布进行模拟。采用电热耦合模型通过对一系列的偏微分方程求解得到以上各个参数在器件Set与Reset过程中的分布情况。并分析了叠层结构对氧空位浓度与转换电压分布的影响，为器件机制分析与性能的优化提供参考。叠层结构器件模型的建立对更深入地了解RRAM器件的工作机制与器件可靠性的优化具有积极的作用。⑵通过PVD设备制备Pt/TiO2/TiOx/Pt RRAM器件，并通过优化制备过程中氧氩比参数（氧氩比在10％~20%之间变化），引入氧空位来改善器件的可靠性。薄膜组分与质量对器件的性能起着关键性的作用，而在薄膜淀积过程中，氧通量是一个重要的工艺参数。在Pt/TiO2/TiOx/Pt RRAM器件中导电细丝由氧空位组成，所以优化氧氩比工艺参数可以有效地改善器件的性能。在一定的范围内，氧空位缺陷的引入可以降低转换电压，从而减小功耗，对RRAM器件的实际应用具有积极的作用。⑶对Pt/HfO2/HfOx/Pt RRAM器件的制备与电学特性进行研究。在细丝初始形成时，需要控制最大电流来防止形成不可逆热力学介质击穿。然而在HfO2基RRAM器件的电阻转换过程中通常会发生电流过冲效应，使得限制电流无效，器件发生击穿而不能完成Reset过程，因此如何消除电流过冲效应，制备转换性能良好的RRAM器件将是本文的研究重点之一。由于改变薄膜厚度、引入氧空位能够改变薄膜质量和薄膜组分，通过优化器件制备过程中的氧氩比（氧氩比在15%~100%之间变化）与厚度来改善薄膜质量，从而改善电流过冲效应。