传统非挥发性存储器的典型代表闪存已经逐渐无法满足现代科技发展的需求,人们迫切需要寻找新型的非挥发性存储器来代替它。在一众候选者中,阻变存储器存因具有低功耗、高擦除速度、架构简单等特点脱颖而出。近年来,阻变存储器已成功地被应用于逻辑电路和神经形态计算等领域。本文针对AlN基阻变存储器,以Ti、Pt为电极,将就其阻变机理以及实验制备过程中可能受到的杂质影响进行探究。本文基于第一性原理计算,对Ti/AlN/Pt阻变存储器的性能和工作机理进行了研究。首先通过LDOS及表面能的计算,确定了Ti、Pt电极以及阻变层AlN的层数。然后通过结合能的计算分别确定Ti/AlN、AlN/Pt的界面距离,最终确定器件模型。在此基础上利用Dmol3计算得出该器件的I-V曲线图,其中开启阈值电压为1.7V,关断阈值电压为0.6 V,开关比大于10~4。通过计算静电势、DOS、电子密度等确定了器件的阻变机理为氮空位形成导电细丝。接着,探讨了在实验中出现的O原子杂质对器件IV特性的影响以及影响的微观起源。掺杂O原子后,通过计算I-V特性曲线发现Ti/O:AlN/Pt器件的开启阈值电压降低到1.5 V,且开关比提高了一个数量级。通过计算氮空位形成能、电子局域密度和迁移势垒研究O原子掺杂对器件性能产生影响的微观机理。发现氮空位形成能在引入O原子后有所降低,且越靠近O原子处降低越多,O原子掺杂促进了氮空位的形成;通过计算电子局域密度发现电子聚集在氮空位处,且O原子掺杂致使更高浓度的电子聚集,导致了多余传导路径的消除;又通过计算氮空位在AlN中的迁移势垒,发现O原子掺杂可以降低氮空位的迁移势垒且在O原子附近最容易发生迁移。最后通过分析氮空位的迁移路径倾向发现向靠近O原子迁移的迁移势垒小于远离O原子向外迁移的迁移势垒,氮空位更倾向于迁移到O原子附近,使得导电细丝优先在O掺杂位点附近生长。综上所述,本文研究了基于AlN的阻变存储器的性能及其阻变机理,并探究了O原子掺杂对于该阻变存储器的性能参数影响及影响的其微观起源,发现O原子掺杂可以促进导电细丝的形成,降低潜在的导电细丝密度,提高均匀性。本研究为基于AlN的阻变存储器的研究及其性能的改善提供了一定的理论指导。