阻变随机存储器被认为是下一代最具有潜力的非易失性存储器。与其他的非易失性存储器如磁阻随机存储器、铁电随机存储器、相变存储器相比较,其简单的金属-氧化物-金属结构,低成本并且与主流半导体工艺兼容,超快的读写速度(ns),较低的工作电压(3 V),可高密度集成,使得阻变随机存储器成为当前存储器领域研究的热门话题。阻变随机存储器在可编程门阵列(FPGA)中有着很好的应用潜力,传统的FPGA电路中存储器大多是静态随机存储器和闪存,占据了芯片的大部分面积。特别是在可重构的可编程阵列(rFPGA)中,例如4*4的rFPGA中的一个SRAM加一个晶体管组成的连接单元结构共需要112个晶体管,阻变存储器只需要8-16个晶体管就能实现相同的功能,并且能获得更加快速低功耗的操作。特别是应用超大存储窗口的阻变随机存储器时,超大的开关态比值更易于外围电路读取。另外在FPGA电路中,超大存储窗口阻变随机存储器可以驱动更多的单元。阻变随机存储器在其研究与发展工程中仍然面临器件机制不清楚、性能待提高、系统集成应用等问题。本论文基于氧空位的产生复合引起导电通道通断的物理机制,首次提出A1203/Hf02/Ni0x结构,制备出大存储窗口、高开态电流、高可靠性的阻变随机存储器,深入研究分析其阻变原理,并且提出符合超大存储窗口的解析模型,探讨了阻变随机存储器的集成和应用技术。