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忆阻器被认为是第四种电路基本元件,且被视为下一代非易失性存储器件。同时,它能够实现非易失性状态逻辑运算和类脑神经形态计算,在提高计算性能和深化人工智能应用等方面具有重要意义。本文简要介绍忆阻器的发展历史和研究现状,进一步介绍忆阻器的结构设计,电学性能检测方法及材料表征等。研究了几种以氧化铈为基本功能层材料的多层膜结构的忆阻器的制备、电学性能、材料表征及阻变机理。主要研究内容如下:（1）Ag/Ti/CeO2/Pt器件既可以表现双极性阻变（BRS）也可以表现出单极性阻变（URS）。在BRS中,器件具有低Set电压（约0.3 V）和Reset电压（约-0.1 V～-0.3V）,无Forming过程,限制电流(Icc)为1 mA,循环120次,器件性能稳定,这利于其规模化应用。我们分析了其对数I-V特性曲线,结合透射电镜表征,发现BRS时,器件的导电机理以价变化机制（ECM）为主。然后,我们加快了扫描速度并增大限制电流,获得了单极性阻变现象,此时器件的导电机理以热化学机制（TCM）为主。这表明,通过改变扫描速度和限制电流,器件的阻变特性也会发生改变。此外,我们还对器件的失效机制和器件久置后的性能的改变进行了探讨。（2）Pt/Ti/AlOx/CeOx/Pt具有双极性阻变特性。器件无Forming过程,工作电压小（0.6 V～-1 V）,Icc为8 mA。器件Set过程为突变,Reset过程为渐变,即给不同负向扫描电压时,器件阻值不同,这方便其在多值存储中应用;而正向电压约在0.6 V时,器件阻值突然从高阻态变化到低阻态。同在负电压段,我们观察到电流-电压特性曲线中有一段负微分效应。我们测试了器件的循环特性曲线及高低电阻保持特性,然后进一步分析了器件的双对数I-V特性曲线,探究了该器件的阻变机制,认为氧空位导电丝的形成和断裂在阻变过程中起主导作用。（3）由两种不同介质组成的忆阻器（Pt/AlOx/CeOx/Pt）可以实现互补式忆阻器（Complementary resistive switches,CRS）特性,这简化了CRS的制作工艺。且该器件具有更突出的高/低电阻状态比,易于检测和外围电路设计。但器件的稳定性有待进一步提高。我们认为该器件CRS阻变特性是由于在不同的电压和介质中,氧空位耗尽和迁移形成的。这种双层膜结构为CRS器件的制作提供了新的思路。器件大多处于高阻状态,这大大降低了功耗,它不仅具有存储功能,而且可以实现完整的逻辑操作。在实现存储和计算一体化方面具有很大的优势。