伴隨著科學(xué)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，存儲器不斷被提出并被應(yīng)用于現(xiàn)今社會，在今天，電阻存儲器的研究已經(jīng)非常普遍，因為電阻存儲器[36-39]具有其本身非常大的優(yōu)點(diǎn)，具體地說，首先它具有非常大的存儲密度，因為電阻存儲器采用的是納米技術(shù)工藝，也就是說在幾十納米的數(shù)量級范圍內(nèi)對器件進(jìn)行設(shè)計和構(gòu)造，所以它具有非常大的存儲密度，正是因為這樣，它具有很大的存儲容量。另外電阻存儲器還具有非易失的特性，從電阻開關(guān)的 I-V 電學(xué)測試圖中我們可以看到，當(dāng)電阻開關(guān)形成以后，無論是單極性電阻開關(guān)還是雙極性電阻開關(guān)它們都具有電阻狀態(tài)的保特性，也就是說，當(dāng)一個脈沖電壓過來的時候電阻開關(guān)會被激發(fā)到一定的電阻形態(tài)并保持這個形態(tài)，一直到下一個脈沖電壓激勵的到來，電阻開關(guān)會跳變?yōu)榱硪蛔钁B(tài)。通過這種性質(zhì)很容易對電阻開關(guān)進(jìn)行讀和寫的操作，當(dāng)一個脈沖過來時候，電阻開關(guān)被這個脈沖激發(fā)為低阻態(tài)，這個過程也就是我們所說的 Set 過程，由于這時候電阻相對于整個 I-V 曲線來說是比較低的，所以把它叫做低電阻態(tài)，可以在這個時候?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲，把所要的數(shù)據(jù)放入存儲器中，當(dāng)?shù)诙€脈沖電壓到來的時候，當(dāng)電阻被激發(fā)為高阻態(tài)時候，這個時候電阻率相對于整個過程來說*高，因此電流小，這個時候被叫做 Reset 過程，可以通過這個過程來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的保存；電阻開關(guān)還具有自身的一個優(yōu)點(diǎn)就是功耗比較低，因為它不需要很大電壓來驅(qū)動，在斷電時候也可以保持原有的狀態(tài)，所以在其對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存的過程中是不需要耗費(fèi)電量。

根據(jù)電阻開關(guān)跳變過程是否與電壓的極性相關(guān)，可以分為雙極性電阻開關(guān)和單極性電阻開關(guān)如圖 1-13，圖中雙極性電阻開關(guān)的跳變過程除了與電壓的大小有關(guān)系之外還和電壓的極性有關(guān)，但是，在單極性電阻開關(guān)中，我們可以看到無論是在正的電壓下條件下還是在負(fù)的電壓條件下，電阻形態(tài)都會經(jīng)歷由低阻態(tài)變?yōu)楦咦钁B(tài)同時由高阻態(tài)變回低組態(tài)，這兩種電阻跳變過程，在同一電壓極性范圍之內(nèi)都會發(fā)生。

有趣的是隨著時代的發(fā)展和科研人員的努力，我們在此同時又發(fā)現(xiàn)了一種無極性電阻開關(guān)和非常規(guī)性雙極性電阻開關(guān)，無極性電阻開關(guān)的電阻形態(tài)的變化不會隨著電壓方向的變化而變化，同時電阻形態(tài)的變化可以發(fā)生在任何方向的電壓條件之內(nèi)，也就是高低阻態(tài)的變化可以發(fā)生在正電壓的激發(fā)條件下同時也可以發(fā)生在負(fù)電壓的激發(fā)條件下。它和單極性電阻開關(guān)的區(qū)別在于，單極性電阻開關(guān)的組態(tài)變化只能從低電阻變化為高電阻，然后再從高電阻變回低電阻，但是無極性電阻開關(guān)的電阻形態(tài)是可以自己選擇的。它和雙極性電阻開關(guān)的不同之處在于，雙極性電阻開關(guān)的電阻形態(tài)的改變是要依賴于電壓極性的變化，而無極性電阻開關(guān)電阻形態(tài)的變化不依賴于電壓形態(tài)的變化。

電阻開關(guān)的機(jī)制現(xiàn)在普遍被人們認(rèn)為的是體效應(yīng)和界面效應(yīng)，體效應(yīng)中主要的就是導(dǎo)電絲的形成和斷裂，導(dǎo)電細(xì)絲的產(chǎn)生會有兩種，一種是金屬導(dǎo)電絲，另一種是半導(dǎo)體導(dǎo)電細(xì)絲，金屬導(dǎo)電細(xì)絲的形成是因為金屬上電極發(fā)生了變化，變?yōu)榭梢宰杂梢苿拥慕饘匐x子，金屬離子在半導(dǎo)體內(nèi)部逐漸積累，后形成了可以導(dǎo)電的金屬細(xì)絲，而當(dāng)電壓過大，或者電流過大的時候金屬細(xì)絲就會發(fā)生斷裂，因此電阻開關(guān)這個時候就會返回到高阻態(tài)。半導(dǎo)體薄膜電阻開關(guān)內(nèi)部存在著帶正電的氧空位，氧空位會在電壓和一定的限制電流的條件下排列成導(dǎo)電細(xì)絲，這時候電阻開關(guān)就會表現(xiàn)為低阻態(tài)，但是隨著電壓的升高，溫度逐漸升高，電阻導(dǎo)電絲就會發(fā)生熔斷，于此同時電阻開關(guān)返回到原來個高阻態(tài)，這就是電阻開關(guān)體效應(yīng)電阻絲理論的基本解釋機(jī)制。另外一種機(jī)制叫做界面效應(yīng)，他們認(rèn)為電阻開關(guān)的薄膜半導(dǎo)體內(nèi)部存在著大量的缺陷和大量帶正電的氧空位，這些氧空位在上電極帶正電的情況下會向下電極方向移動，與此同時，由于缺陷的存在，大量帶正電的氧空位被大量的缺陷所捕獲，這就使得剛開始的電阻比較大，然而當(dāng)電壓增大到一定階段的時候，的缺陷都被氧空位填滿的時候，我們可以發(fā)現(xiàn)這個時候帶正電的氧空位已經(jīng)成為可以自由導(dǎo)電的載流子，電阻開關(guān)的電阻形態(tài)變?yōu)榈妥钁B(tài)，當(dāng)正電極通上負(fù)電壓的時候我們可以發(fā)現(xiàn)，這個時候帶正電的氧空位會被吸引到上電極，與此同時隨著缺陷逐漸將氧空位釋放出來，電阻開關(guān)又恢復(fù)到高阻態(tài)。在電阻開關(guān)的研究之中我們不能忘記的就是電阻開關(guān)可以作為實現(xiàn)邏輯電路的門電路來實現(xiàn)，因為電阻開關(guān)具有很好的保持特性，也就是存儲特性，同時電壓的激發(fā)可以直接將所需信息寫入存儲器或者查出或者讀出來，所以，用電阻開關(guān)來實現(xiàn)邏輯門電路，可以直接運(yùn)用到集成電路之中，現(xiàn)階段存儲器的發(fā)展已經(jīng)伴隨著集成電路的應(yīng)用進(jìn)入了一個時代，現(xiàn)在以半導(dǎo)體電阻開關(guān)來實現(xiàn)邏輯門電路的人也是越來越多，我們不但實現(xiàn)了門電路，還要將它們應(yīng)用到集成電路中，來實現(xiàn)片內(nèi)存儲器和片外存儲器，同時經(jīng)過總線的控制可以寫入和讀出數(shù)據(jù)。