作为下一代新型非挥发性存储器的有力竞争者,阻变存储器具有与当前Si基CMOS工艺相兼容、结构简单、擦写速度快、存储密度高等众多优势,因此得到科研工作者和电子厂商的广泛关注。CoFe₂O₄（CFO）是一种传统的具有尖晶石结构的铁氧体材料,被广泛地应用于谐振器、传感器、微波器件和电子器件等领域,而关于其阻变性能的研究则相对较少。实际上,深入研究CFO薄膜的阻变性能具有深远意义。一方面,CFO独特的磁电性能为实现阻变存储器的多级存储提供了可能;另一方面,CFO结构中变价过渡金属离子(Fe^2+/3+和Co^2+/3+)的存在,使得阻变过程中可以产生更多的氧空位,进而为导电细丝的形成提供更多的组成单元。但是,由于阻变过程中导电细丝形成和断裂过程的随机性,目前CFO阻变器件遇到了一系列的技术难题,带来了如Set电压分布不稳定、Reset过程功耗过大等技术难题,这些限制了CFO薄膜作为阻变材料的研究进展,研究相关的改进措施,对于CFO薄膜作为阻变材料的发展具有重要的意义。本文首先从性能优化的角度,采用双层结构设计来提高CFO薄膜的阻变性能。通过控制分子束外延法（Molecular Beam Epitaxy,MBE）沉积CFO薄膜过程中的氧分压,制备了具有不同结晶性能、形貌特征和导电性能的MBE层,并研究了MBE嵌入层对CFO薄膜阻变性能的影响和优化机理。接下来,文章又从探索CFO薄膜替代材料的角度出发,制备了SnFe₂O₄（SFO）铁氧体薄膜,探讨了薄膜厚度对SFO铁氧体材料阻变性能的影响,并进一步对Pt/SFO/Pt器件阻变性能随薄膜厚度的变化进行了解释。研究结果表明,双层结构对CFO薄膜阻变性能的优化发挥了关键作用。一方面,MBE嵌入层作为氧空位源,为导电细丝的形成提供了优先通道;另一方面,MBE表面纳米凸起周围存在的局部电场增强效应,大大降低了导电细丝形成和断裂过程的随机性。因此,双层CFO器件具有更加稳定的阻变性能。另外,本文对SFO薄膜阻变性能的研究发现,薄膜厚度对Pt/SFO/Pt器件的阻变性能具有重要影响。随着薄膜厚度的增加,Pt/SFO/Pt器件需要一个相对较大的Forming电压来激发阻变过程。在这一过程中,薄膜内部会产生更多的氧空位并参与导电细丝的形成,进而提高器件阻变参数的稳定性。