随着数字时代的来临,半导体行业对非挥发性存储器的存储密度、操作速度以及功耗提出了更高的要求。当前主流的非挥发性存储器是Flash闪存,Flash技术是基于浮栅控制电荷的原理进行数据存储的,受限于其存储原理,Flash技术具有操作速度慢、存储密度低、操作电压高等缺点,特别是随着半导体工艺特征尺寸不断缩小,Flash非挥发性存储器所存储信息的安全性将受到巨大威胁。考虑到Flash闪存技术存在的诸多问题,研究人员对下一代新型非挥发性存储器进行了大量的研究,当前的研究对象主要包括磁存储器、铁电存储器、相变存储器和阻变存储器。其中,依据材料的电阻变化实现信息存储的阻变存储器在当前得到了更多关注。与其他三类非挥发性存储器相比,基于过渡族二元金属氧化物的阻变存储器具有成份结构简单、操作速度快、抗疲劳特性好、以及制备方法与传统硅基CMOS工艺兼容的特点。此外,阻变材料可在较低温度下制备,因此阻变存储器可以实现Flash技术无法实现的三维高密度集成,已成为新型非挥发性存储器的有力竞争者。然而,阻变存储器还存在电阻变化时的导电机理不明确、工作电压波动范围过大等问题,这些问题的解决是阻变存储器实用化的前提。本论文采用脉冲激光沉积技术在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了(222)择优取向的NiO薄膜,研究了沉积氧分压、薄膜厚度以及氧气氛后位退火温度对薄膜阻变性能的影响。通过测试分析发现室温下1Pa氧分压,180nm厚度,未经后位退火的薄膜具有最优的阻变特性。电学测试结果表明该工艺条件下NiO薄膜经过100次直流扫描翻转后仍具有稳定的阻变特征,并且高低阻态保持时间均达到104s量级。脉冲测试结果表明薄膜set/reset电压分别为1.6V/0.8V, set/reset速度分别为500nm/100us。接着,通过I-V曲线拟合,结合测试中发现的多值阻变现象以及reset电流与set过程限制电流的关系,我们得出了本实验中NiO薄膜的阻值可逆翻转是由缺陷控制的导电细丝的形成与断裂引起的,并通过图示模拟了扫描过程中薄膜内部细丝形成与断裂的过程,定性地解释了薄膜的阻变现象。