近年来,随着人工智能、云计算等新兴科学技术的不断发展,对于信息存储能力的需求日益提高。为了提高存储器的密度,器件的尺寸不断微缩,3D高密度存储器技术逐渐成为研究热点。存储器以十字交叉阵列的方式堆叠可实现理论上最高的集成密度,因此它成为大规模存储集成的首选方案。然而,十字交叉阵列结构中存在的串扰电流问题将严重影响器件的性能,并可能造成信息误读。存储单元串联一个选通管的结构（one-selector one-resistor,1S1R）被认为是解决该问题的最有潜力的方法之一。因此,发展性能优异的选通管至关重要,而基于金属-绝缘体转变（Metal Insulator Transition,MIT）效应的选通管又因为具有材料组分简单、易于制备等特性被广泛关注。本文主要开展了基于MIT效应的NbOx选通管的性能优化与物理机制研究的工作,通过制备和测试基于氧化铌的选通器件,研究了器件的阈值转变性能和1S1R性能,最后通过插入隧穿层优化了器件的阈值转变性能。主要研究工作包括如下:首先,针对Pt/NbOx/Ti N器件,研究了环境温度对器件性能的影响,验证并分析了其温度稳定性。随着温度的升高,转变电压减小并且其波动范围变小,说明器件具有优异的热稳定性。同时,通过拟合器件电学数据,证明其满足肖特基发射的传导机制,结合热传导定律阐明了电压随温度变化的原因。其次,研究了Pt/NbOx/Ti N器件1S1R性能的两种不同状态,揭示了环境温度和操作限流对器件1S1R性能的影响。随着温度的升高或者限流的增加,1S1R性能不同状态的出现概率不同。同时,构建物理模型深入分析器件多种行为的物理机制,并利用有限元方法进行了仿真,为理解和分析1S1R特性的退化机理提供了进一步的支持。最后,研究了Pt/NbOx/ZrO2/Ti N隧穿选通管的阈值转变性能。隧穿器件表现出更小的阈值电压,更低的功耗,以及更好的稳定性和一致性。同时,结合有限元方法对I-V曲线拟合和热场分析进一步的支持了实验结论。然后,深入分析了阈值转变区域厚度和电子注入对器件性能的影响,理解其中的物理机理。