由于闪存技术随着工艺技术节点的持续缩小，面临技术发展瓶颈，包括串扰、写入速度慢和功耗大等难题，业界需要新型的非挥发存储器来承前启后，支持半导体存储产业的进一步发展。在众多的新型非挥发存储器中，阻变存储器(RRAM)因其在低功耗、快速读写等方面的潜在优势被寄予厚望，从器件到阵列、从存储功能到逻辑运算，针对阻变存储器的研究得到广泛开展。由于阻变存储材料的多样性以及阻变机制的不明朗，阻变存储器技术的发展依旧面临许多挑战。性能改善与阻变机制探究是当前阻变存储器面临的主要问题。　　在众多的阻变材料体系中，二元金属氧化物和固态电解质材料是研究较为广泛的两种，相对而言，前者涉及的材料更为多样，阻变机制也更为复杂。本论文针对基于氧化铪（二元金属氧化物）与氧化硅（固态电解质）两种材料的阻变存储器展开性能改善与阻变机制方面的研究。论文的主要研究内容和研究成果包括:　　1.制备了Ta掺杂的HfOx阻变器件，并与纯HfOx阻变器件进行了性能对比。测试表明，Ta掺杂可以为HfOx器件带来有益的性能提升，主要表现在器件阻态一致性可以得到有效且明显的改善，代价是提高了操作复杂度，同时牺牲了一定的初始阻变窗口（高低电阻比值）。　　2.制备了Ag/SiO2/Pt结构的阻变器件，重点研究了其在多值存储方面的应用潜能。采取不同操作模式—直流电压扫描、直流电流扫描和脉冲模式，来获得四个器件阻态;对各个阻态的一致性和数据保持特性进行了测试，利用多导电通道理论对多值现象进行了解释。　　3.制备了Cu/SiO2/TiN结构的阻变器件，利用不同操作模式使结构阻变器件呈现出多种自限流I-V特性并重点研究了其自限流单极阻变特性，包括其高低阻态和RESET电压在不同温度下的分布情况以及数据保持特性。在阻变机制方面，同时考虑了热效应和电效应，研究表明二者的相对强弱决定了器件状态，同时二者相互竞争的关系使器件具备了自限流特性。