随着半导体工业的深入发展，人们对于存储器件的存储密度、操作速度、操作功耗以及存储寿命提出了更高的要求。铁电阻变存储技术由于其高存储密度、高擦写速度、低操作功耗、长存储寿命及其可与半导体CMOS技术相匹配的特点在器件化应用中展现出无可比拟的优势。近年来，随着薄膜制备技术的进步，常温下具有铁电、反铁磁性的BiFeO3(BFO)薄膜被成功制备出来。研究人员开展了一系列基于BFO薄膜的阻变现象研究，并且在器件化方面做了诸多有益探索。然而当前，对于将BFO薄膜应用于铁电阻变仍然面临诸多难题，其中有两个关键问题:BFO薄膜中的阻变机理仍存在诸多争议，尚未得到被一致认可的解释;另外，在BFO高密度集成器件应用方面，需要了解其小尺寸电容结构的铁电和阻变性能，目前这方面的研究还很欠缺。所以， BFO薄膜的铁电阻变机理及其高密度器件化的可能性仍有待探索。　　在本课题研究中，我们利用脉冲激光沉积(PLD)系统制备了两种不同厚度的BFO薄膜，包括常规的几百纳米尺度厚膜，以及几个纳米的超薄膜，并在此基础上分别制备了宏观尺度和纳米尺寸的Pt/BFO/SrRuO3三明治电容器结构。我们研究了大尺寸的电容结构中温度对于阻变的影响，进而探索了小尺寸电容结构的铁电、阻变和保持特性等。具体结果如下:　　1.常温下，大尺寸结构显示出良好的铁电性能，其阻变性质良好，电阻开关比＞100，显示出明显的忆阻特征，信息保持稳定，测试表明铁电极化对高低阻态的转换至关重要。　　2.不同温度下的测试表明，在不同温度和电压区域，阻变曲线显示出不同的导电机制。在低温时(＜253K)，与介电弛豫密切相关的开路电压现象(OCV)和极化翻转电流主导了导电过程;当温度升高(253K～298K)，导电过程更大程度上由欧姆(Ohmic)和空间限制电流(SCLC)效应主导。在此过程中，铁电极化使得导电机制在Ohmic与SCLC之间切换，从而导致高低电阻状态变化，这也是铁电阻变产生的来源;当温度大于298K，一种新的缺陷调制机制加入进来，导致高压区阻变曲线出现异常。　　3.此外我们用阳极氧化铝(AAO)模板辅助制备出超小尺寸铁电阻变存储阵列，并用扫描探针显微镜(SPM)为表征手段，对小尺寸结构形貌、电畴和导电性质进行研究。这些小电容结构由直径在80nm左右的Pt上电极规则覆盖在几个纳米厚的超薄BFO薄膜上组成，其理论存储密度可达100Gbit/inch2。　　4.压电和导电测试表明，这些小电容器件的压电回线表现出很高的对称性。对其进行极化写入后观察其保持特性，发现写入信号保持良好，12小时后仍未有明显衰减。同时我们观测到，这些小电极提高了导电性，并使得阻变性质显著提高，获得器件开关电阻比(On/Off)高达700以上。在这个过程中，Pt/BFO和BFO/SrRuO3界面处肖脱基势垒受铁电极化影响，扮演了至关重要的角色。　　我们通过研究温度对BFO薄膜阻变的影响，澄清了一些铁电阻变方面的争议，获得了铁电极化对阻变的稳定调控;而对模板法制备超小尺寸铁电电容的阻变随机存储阵列的研究，也进一步证明了BFO超薄薄膜在高密度信息存储应用方面具有较大潜力。