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在目前的存储器应用中，市场对非挥发性存储器的需求很高。Flash存储器因其具有集成密度高、操作速度快和电可擦除等优点而受到广泛应用。但随着工艺技术的发展，Flash存储器正面临着技术瓶颈问题，如器件尺寸逐渐减小，过薄的隧穿氧化层在反复擦写期间极易引起漏电，因此研究下一代新型存储器十分迫切。目前科研人员正在研究的新型存储器有磁阻存储器（MRAM）、铁电存储器（FRAM）、相变存储器（PRAM）和阻变存储器（RRAM）。其中RRAM具有结构简单且尺寸可缩小性等优点而受到广泛的研究。 在50年前，科研人员就开始对阻变存储器进行研究，到如今其阻变机理一直还处在争议中，尽管如此，基于电化学金属化机制的阻变存储器广泛被人们所接受。导电细丝的形成和破灭是由金属原子的氧化还原反应引起的。由于导电细丝在阻变层中形成是随机的，这对器件的均匀性和稳定性有很大影响。很多实验研究发现向体系中掺杂金属元素可以提高器件的性能参数。为了提高器件的均匀性和稳定性，本文对Ag在HfO2晶胞中的最佳迁移路径以及浓度进行了研究。 为了研究Ag在HfO2超胞中最佳迁移路径，首先通过研究无电压下Ag在HfO2超胞中不同位置处的热运动，发现Ag在HfO2超胞不同晶体方向热运动趋势有明显的差异，Ag在[-111]和[001]方向上运动趋势最明显。其次通过比较计算了三个迁移阶段Ag在HfO2超胞五条迁移路径上的迁移势垒，发现Ag在[-111]具有最小的迁移势垒值，最有利于Ag迁移。最后计算Ag在不同方向上过渡态处的布居电荷值发现，在[-111]方向上平均Ag-O键的布居数最小，说明周围氧原子对Ag的作用力最弱，有利于Ag的迁移。综合上面的计算数据得出[-111]方向最有利于Ag在HfO2超胞中迁移。因此，如果在制备基于HfO2材料的RRAM时，有选择的将电压加在器件的[-111]方向上，那将有利于提高RRAM的响应速度和降低功耗。 对于改善RRAM的均匀性，本文对HfO2中杂质Ag浓度效应了研究，首先在HfO2超胞中建立了5种不同方向上Ag浓度模型，分别计算了体系的分波电荷态密度图、分波电荷态密度等势面值和体系中Ag的形成能和迁移势垒，计算结果得出[-111]方向最有利导电细丝的形成。因此基于最佳的导电细丝方向上，我们构造了4种不同Ag的浓度结构并对它们进行计算分析，结果发现Ag低于3.03％浓度时，晶胞结构中没有发现导电细丝形成，不能发生阻变现象。当Ag浓度从4.00％增加到4.95％时，晶胞结构中都发现有导电细丝形成，表明Ag浓度高于4.00％时，晶胞中可以发生阻变现象。然而，通过对比计算这两种晶胞结构中Ag的形成能和分波电荷态密度最高等势面值发现，Ag浓度越大，导电细丝不能稳定的形成。本文研究结果可为改善基于氧化物的阻变存储器的性能提供一定理论指导。