非挥发性随机存储器(NVRAM)因具有外加电源消失后储存的信息并不消失的优点,近年有广泛的研究。NVRAM主要包括铁电存储器(ReRAM)、相变存储器(PRAM)、磁阻存储器(MRAM)和阻变存储器(RRAM)等。其中阻变存储器由于其写入操作电压低,写入擦除时间短、记忆时间长,非破坏性读取,多状态记忆,结构简单,所需面积小以及比传统概念的电荷存储更适合元件尺寸小型化,成为目前新兴非挥发性内存组件中的研究重点。对于磁阻存储器,电流垂直平面巨磁阻(CPP-GMR)由于其高的磁阻率和低的resistance-area product (简称RA),被期待为可以替代隧穿磁阻(TMR)。然而,小的磁阻变化率(ARA)是实现CPP-GMR磁头的主要面临的问题。因此有研究者提出了电流局限效应(Current-Confined Path,简称CCP)对于提升△RA的概念。其结构包含一个几纳米的氧化物层,其中存在许多金属纳米接触,电子可在这些纳米接触中传输,从而可改善GMR效应。本论文针对阻变存储器和巨磁阻存储器两个主要领域分别做了相关研究。第一部分是关于阻变存储器的研究,使用溶胶凝胶法制备了具有非挥发特性的Pt/SrZrO3/Pt阻变器件,对器件的开关、记忆特性、阻变机制进行了系统的研究。主要成果如下：1.使用溶胶凝胶法工艺条件的设计制备了化学计量比Pt/SZ-A/Pt和锆缺损Pt/SZ-B/Pt器件。两者均拥有显著的单极型开关阻变效应,高低阻态的比值均大于104。锆缺损的Pt/SZ-B/Pt元件能在600次循环下稳定,大于Pt/SZ-A/Pt元件的十倍,且SZ-B与已报导的SrZrO3阻变薄膜相比具有很好的阻变特性。2.锆缺损的Pt/SZ-B/Pt器件的导电机制为,低阻态为欧姆传导,高阻态为SCLC传导。这与化学计量比的Pt/SZ-A/Pt器件不同,其高低阻态均显示出欧姆传导。电阻改变可能与SrZr03薄膜内的缺陷如氧空位形成的导电细丝有关。SZ-A和SZ-B器件的不同传导机制可归结于薄膜中不同含量的氧空位。这证明了由锆酸锶薄膜中的锆缺损而增加更多氧空位可提高阻变器件的寿命。因此,控制氧空位的含量是将锆酸锶薄膜应用于阻变器件的重要课题。第二部分是关于巨磁阻存储器的研究,本研究中我们提出了含有NiO作为中间层的电流局限效应CPP-GMR (CCP-CPP-GMR)。通过引入这种新型结构,我们可以实现高信噪比,高面密度和高操作速度。主要介绍了含有Ni/NiO/Ni的纳米结构的CCP-CPP-GMR器件的制备方法,并对其磁学和巨磁阻性能进行了初步研究。主要结果如下：1.使用电子束光刻、剥离工艺和离子束溅射沉积制备了Au(20nm)/Ni(5nm)/NiO(3nm)/Ni(1nm)/Co83Pt17(15nm)巨磁阻结构。成功制备出直径为36.6nm的纳米点。2.测量了Au(20nm)/Ni(5nm)/NiO(3nm)/Ni(1nm)/Co83Pt17(15nm)多层薄膜的磁学性质。发现其M-H回线呈现一个台阶型磁滞回线,证明了在±250Oe时Ni(5nm)层和Co83Pt17(15nm)层磁化相反。从M-H回线可预测到结构中的CPP-GMR效应。3.利用导电AFM的探针作为上电极与纳米点接触,并利用锁相放大器和电流电压表连成回路测量CPP-GMR效应。成功在纳米点中观测到巨磁阻效应,MR值达到40～60%。这对于未来的高密度CPP-GMR磁头的制备提供了一种新方案。