本论文主要研究了基于氧化物的电阻转变效应。当摩尔定律走向尽头,人们急需寻找新一代的高性能非易失性存储材料,以满足现代信息社会日益增长的对信息存储的需求。在诸多试图取代传统硅基闪存的备选体系中,基于氧化物的电阻随机存储器(RRAM),由于其具有高集成度、超高操作速度、数据的长久保持性以及最为重要的是低功耗等优点而成为最合适的备选。虽然电阻转变效应被广泛研究,然而电阻转变的物理机制却依然存在着广泛的争议和讨论。　　 第二章中,主要介绍了研究电阻转变效应的样品制备和实验测量体系。在我们的研究中,所有的氧化物薄膜均采用射频磁控溅射的方法制备。通过微加工手段制备了周期性的样品结构阵列。实验测量主要包括电学输运性质的测量和微区光电技术测量,所有的电性测试程序都是在Labview平台上编写;并且搭建了微区、弱光成像系统。　　 第三章中,主要介绍了在Ag掺杂的SiO2体系中的电阻转变效应。通过改变制备条件,研究了Ag掺杂的SiO2薄膜中的缺陷对电阻翻转效应的影响。对比不同的热处理实验条件,发现在120℃退火的样品经forming过程后具有稳定的电阻转变特性;另一方面,在Ar/O2混合气氛下生长的SiO2具有比在纯Ar下生长的样品更加稳定、重复的电阻转变特性。通过实验分析,表明热处理、电场作用和样品制备气氛可以改变、调节样品中的缺陷分布(Ag填隙原子和氧空位缺陷),从而导致Ag掺杂的SiO2中基于缺陷的导电通道结构的形成和湮灭,提出了提高电阻翻转稳定性的必要条件。　　 第四章中,主要讨论了Nb掺杂的SrTiO3结构中的电阻转变效应对系统Seebeck系数的影响。实验发现,体系Seebeck系数在电阻转变过程中不会发生明显的改变,虽然高、低阻态电阻值有超过一个数量级的变化,电压降主要集中在底电极与钛酸锶界面处,并且电阻转变过程只发生在底电极与钛酸锶界面很小的区域内。正是由于发生电阻转变的区域很小,而热电势是一个宏观的对所测量温差范围内的电势的积分过程,即样品两端的温差主要分布在钛酸锶体材上,从而高阻态下样品热电势主要来自钛酸锶体的贡献,因此金属性的掺Nb钛酸锶体在Seebeck系数的温度变化关系中起着主要的作用。　　 第五章中,作为本论文研究的核心内容,主要研究了在透明的ITO/TiO2/ITO三明治结构中的电阻转变效应及其导电通道的动力学行为。我们首次原位、实时、非破坏性的观察到了导电通道的产生、变化过程。实验发现,在ITO/TiO2/ITO三明治结构电阻转变过程中伴随着电致发光过程的产生,并且器件发光是高度局域化的,发光光斑(也即导电通道)产生的位置是随机的,但主要集中在器件的边缘处。在高阻态下,发光强度随电压增大e指数增强;而低阻态下发光强度与激励电压的大小、流过通道的电流强度以及施加在样品上的功率都没有明显依赖关系,由于通道内部结构的不稳定造成发光无规律变化。高、低阻态对荧光光谱测量分析表明,光谱特征峰位的分布不随激励电压的大小改变,说明发光不是一个简单的热激发过程;光谱分布与激励电压的极性相关,而与高低阻态关系不大,说明发光的位置可能分别来自不同的界面;光谱分布在一个很宽的波长范围内,并且不随样品的不同而发生变化,因此发光过程可能来源于杂质能级的复合跃迁过程,也可能来自于通道微结构调制的表面等离子体耦合发光。　　 第六章中,总得来说,对于电阻转变效应的微观物理机制还需要研究者付出更多的努力。特别的,对于涉及到化学、热学和电子学过程交互作用的电阻转变效应噬待更加深入的研究。