近年来，在便携电子产品推动下，对于非挥发性存储器（NVM）的需求日益增长。FLASH代表着当今应用最为广泛的非挥发性存储器，其发展始终与摩尔定律保持一致。然而，由于面临22nm的尺寸极限，FLASH的未来发展将受到严重制约。作为闪存的潜在替代者，新型非挥发性存储器（NVM）受到了广泛的研究。而阻性随机存取存储器（RRAM）则凭借其独特优势备受关注。本文首先介绍了RRAM阻变存储器基本原理和研究现状，并根据RRAM研究仍然停留于实验测试研究阶段的现状，提出了实验研究与计算机仿真相结合的方法，以便于更好地对RRAM物理机制进行探索。其次，开展了对RRAM存储单元材料结构设计的研究，制备了一系列RRAM单元样品，并进行了电学特性测试和分析。再次，学习和研究了ATLAS仿真工具的使用，并利用ATLAS仿真工具完成对RRAM单元的建模和仿真，并完成仿真结果分析。最后，根据实验测试数据和仿真结果，对RRAM存储器设计所存在的问题提出了一系列建议。