这篇论文主要包括两部分工作，第一部分(第一章到第四章)描述了大气下基于石英音叉的导电AFM的研发，第二部分(第五章到第八章)讨论导电AFM在Pr0.7Ca0.3Mn03薄膜电致电阻开关效应研究中的应用。　　 第一章对导电AFM的原理和发展进行了简要的介绍，包括STM的基本工作原理和仪器结构；AFM的工作原理、工作模式以及最新的发展趋势；导电AFM的发展过程，从静态接触模式到动态模式，并对其在材料电学表征中的应用进行了简要的介绍。　　 第二章介绍了STM的研发。STM仪器平台的建立为下一步AFM的研发奠定了基础。研发包括机械结构部分：弹簧加弹性堆垛的二级减震平台设计和测试，三维粗进针系统设计和制作以及性能测试：电子部分：STM前置放大器设计和调试，粗进针系统电子控制部分安装调试，扫描管控制单元包括增益可程控的X、Y高压扫描单元和Z高压反馈单元的设计和调试，DSP单元模拟输出、模拟输入和数字I/O板设计。软件部分包括：粗进针控制软件、扫描控制软件、反馈控制软件的调试和部分修改。STM系统性能在大气下成像HOPG单原子层台阶。　　 第三章介绍在STM平台上的AFM的研发。包括三部分：机械结构：基于石英音叉的导电AFM微悬臂设计制作；电子部分：首先对AFM信号读取方案进行了探讨，然后是提出了几种信号读取方案；对于调幅、调相模式和基于单片锁相环的AFM工作模式的电路进行了设计调试；软件部分：反馈方式AFM的PI反馈程序调试、频率扫描程序、距离谱测试程序、IV回路测试程序、脉冲诱导电阻开关程序。AFM系统经过调试达到垂直分辨率优于0.33nm，可以分辨HOPG单原子层台阶。　　 第四章在前面仪器平台的基础上开发了导电AFM，包括适用于导电样品的基于石英音叉的STM模式和STM/AFM对同一个位置进行扫描成像模式；用于电阻较小样品的扫描电导显微镜工作模式；适用于高电阻样品的局域电导测试工作模式。　　 第五章介绍5种电阻存储器的工作原理、特性比较，重点介绍了电脉冲导致电阻开关的电阻存储器的电阻开关特点地包括低工作电流、快的开关速度等，开关效应的影响因素包括不同电极接触、材料结构等，以及解释开关效应的几种模型介绍包括空间电荷限制电流模型、氧离子迁移模型、形成氧化层模型等。　　 第六章采用同步的直流I-V和交流电导研究了Ag/Pr0.7Ca0.3MnO3/Pt器件的准直流开关特性。直流I-V分析发现器件输运特性符合空间电荷限制电流模型，此外研究发现交流电导都可以用空间电荷限制电流模型来解释。在交流电导谱上看到在电压小于VTFL时相应的囚限势的减小的过程，笔者认为此过程与是最近提出的在电场下氧空位或氧离子产生和消失一致的。　　 第七章对点接触Pt6p/PCMO/Pt和wtip/PCMO/Pt电流-电压(I-V)及脉冲诱导电阻开关(EPIR)特性进行了研究。研究发现，在10nA限流下两种电极对应结构的I-V都表现出相当稳定的双极性电阻开关特性，以及大于100的电阻开关比。W/PCMO/Pt器件具有在10nA限流下稳定的EPIR特性以及100pA限流下重复的双极性电阻开关特性。通过对比样品不同位置、不同限流、不同接触面积Pttip/PCMO/Pt的I-V回滞特性，把点接触器件在低电流下稳定、显著的电阻开关效应归结于小的器件面积导致强的局域电场加强了氧离子迁移效应。　　 第八章对比研究了不同电极与Pr0.7Ca0.3MnO3点接触构成异质结的I-V回滞特性，针尖采用惰性和活性针尖：Pt，Ag，Au，W， Ni，和Al.笔者发现所有的针尖都可以导致相当重合的I-V回滞特性，开关方向可分为两类：惰性针尖Pt、Ag、Au导致的电阻转变在正向电压区间是逆时针方向，然而活性电极W、Ni、Al导致的转变正好相反。活性电极导致I-V回滞具有明显的负微分电阻特性，在100μA限流下高低阻态的电阻比远高于惰性电极的情况。测量结果可以用在扫描电压下形成的活性金属氧化层模型来解释。并通过交流电导的方法对两种电极的开关机制进行分析。　　 第九章工作总结及以后工作的展望。