多铁性铁酸铋(BiFeO3,简称BFO)材料是目前唯一在室温同时具有铁电和铁磁性的多铁性材料,具有优异的铁电和磁电耦合特性,在新型非挥发性存储器件、多功能传感器件、自旋电子器件、光伏器件等领域具有广阔的应用前景。铁酸铋基阻变存储器件结合了铁电存储器和阻变存储器的优点,通过铁电极化的反转调控界面势垒和载流子输运特性,以此来实现高低阻态切换,而非缺陷调控阻变行为,显示出独特的优势。本论文围绕铁酸铋基阻变结构,构筑了铁酸铋/金属和铁酸铋/半导体两种异质结阻变结构,对铁酸铋薄膜和器件制备技术及阻变电学行为进行了研究,深入探讨了异质结构的阻变机制、物理模型及主要调控因素。论文首先采用溶胶-凝胶法和脉冲激光沉积法在单晶硅和钛酸锶衬底上成功制备出具有良好铁电性的高质量铁酸铋薄膜,通过引入氧化物缓冲层、化学掺杂、以及控制氧压与沉积温度等减少薄膜缺陷与漏电路径,获得了致密、均匀、铁电性能好、漏电流密度低的铁酸铋薄膜。同时,对铁酸铋进行双金属离子掺杂,获得了具有一定铁磁性的铁酸铋材料;并采用无磁性镁元素掺杂制备铁酸铋纳米结构提升其磁性,获得了铁磁性与顺磁性共存的铁酸铋纳米结构。设计并制备了Au/BFO/SRO异质结阻变结构,在无需电成型操作下,获得了具有自限流特性且可靠性高的双极性阻变行为。设计并实现了对铁酸铋电阻状态的有效调控,通过设置不同的扫描电压、外加限流、扫描模式等方法获得多个有效的存储状态,证明其具有多值存储能力。从电极材料、铁电极化、材料缺陷等分析了铁酸铋材料的阻变机制,结合其电学行为及对温度与测试氛围依赖性的结果,证明铁电极化调控界面势垒及载流子输运特性的阻变机制,并揭示了铁电极化反转与氧空位的迁移在铁酸铋阻变行为中的竞争机制,获得了影响铁酸铋阻变特性的关键因素。此外,根据此阻变模型,对自限流特性及多值行为进行了解释。设计并制备了BFO/ZnO异质结阻变结构,获得了双稳高低阻态切换特性及二极管整流效应。研究了薄膜厚度及铁电材料的化学掺杂对异质结阻变效应的影响,建立并完善了BFO/ZnO异质结阻变物理模型,通过极化效应调控界面载流子耗尽或积累态,并将铁电极化引入异质结能带结构中,推导出铁酸铋与氧化锌的界面势垒,获得了铁电极化调控异质结阻变特性的方法及关键影响因素。