随着20世纪中后期摩尔定律(Moore’s Law)的提出,现代化集成电路(IC)工艺在20世纪后半叶及21世纪得到了日新月异的,并且是突飞猛进般的发展,在摩尔定律的鞭策下,一代又一代的超大规模集成电路(Ultra Large Scale Integrated Circuits)芯片被不断研发和不断改进,与此同时,与之相匹配的诸如互连结构、器件尺寸、芯片集成度等问题也在不断地被提出。数据存储技术是超大规模集成电路技术中必不可少的一个重要的组成部分,随着芯片集成度的提高,数据存储技术所面临的集成问题也日渐突出,因此,新型存储概念,新型存储结构和新型材料概念的提出也就变得顺理成章了。数据存储现如今对于存储密度、非破坏性操作、低功耗节能、数据保持和耐疲劳性能都有着更高的要求。相比较于其他新型存储概念,阻变式存储器(Resistive Random-Access Memory)凭借着其结构简单、电学性能优异等特点,在业界拥有着广泛的关注度。目前,以氧为非金属元素的二元半导体材料在阻变存储器中的应用和研究有着比较久的历史,但以氮为非金属元素的二元半导体材料则鲜有报道,并且其电学作用机理和实用性也有待进一步的考证和研究。本文主要针对二元金属氮化物的制备和成膜以及其应用于阻变存储器介质材料的电学性能进行的研究和表征。论文主要分为以下四个部分：一、利用传统的反应直流磁控溅射(Reactive Magnetron Sputtering)方法和新兴的等离子体浸没式注入(Plasma Immersion Ion Implantation)方法分别进行氮化铜(CuxN)薄膜材料的制备。利用X射线衍射方法、表征出了两种方法制备的薄膜有着不同的晶体取向结构；利用X射线光电子能谱方法,表征出了两种方法制备的薄膜有着不同的化学键组成,通过这些物性表征结果,结合Ni/CuxN/Cu阻变存储器件单元的电学性能,以讨论不同制备方法对氮化铜阻变存储器电学性能的影响。二、利用退火工艺及等离子体浸没式注入方法对氮化铜薄膜进行后端工艺改性处理,利用以上提到的一些物性表征手段,对其的表面形貌,化学键成键和薄膜组分进行参数化表征和研究,同样将其应用于阻变存储器介质材料,并对其操作电压、高低组态、以及电学耐疲劳循环性能进行电学表征,研究其电压及电阻态与退火温度及氧等离子体表面处理时各项参数的变化的关系,另外对氧等离子体处理的CuxN:O薄膜进行热冲击,考察RRAM器件的性能。三、利用脉冲激光沉积(Pulse Laser Deposition)方法制备氮化铝薄膜材料,在调整制备时间、工作气压、衬底温度等参数的情况下,利用扫描电子显微镜、X射线衍射、原子力显微镜等表征方法对薄膜的生长进行参数研究,为其应用在阻变存储领域而做好制备上的准备。四、在氮化铝薄膜材料上淀积金属电极材料(Pt, Ni, Mo)使得其形成M/AlN/M结构,并且表征其阻变电学性能。通过研究,试图解释氮化铝阻变存储器单元的普遍机理,探讨缺陷及活性电极材料在阻变开关过程中的作用,同样,对Ni, Mo作为上电极的RRAM器件的耐疲劳、数据保持、高低阻态、操作电压分布进行一定的电学研究,以考察氮化铝阻变存储器的应用前景和发展空间,另外还在Ni/AlN/Al结构阻变存储器单元中发现了特殊的小伏I-V曲线,对其的形成进行了机理的探讨。