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随着科技的发展，以Flash存储器为代表的半导体集成电路技术高速发展，消费类电子日益丰富多彩。当科技持续高速发展时，基于浮栅结构的传统存储器遇到了严重的技术瓶颈，不能满足市场对存储器高速、高密度、低功耗、小尺寸等的要求。新型存储器在这种背景下，应运而生。铁电存储器（FeRAM）、磁存储器(MRAM)、相变存储器（PRAM）和阻变存储器（RRAM）等具有代表性的新型存储器被广泛研究。其中的阻变存储器由于具备结构简单、可缩小性好、读写速度快、功耗低等性能，成为新型存储器研究领域的热点。 阻变存储器是利用在电场激励下材料的不同阻值进行数据存储的，是一种三明治结构（金属-绝缘层-金属）。目前研究发现具备阻变性质的材料非常多，我们对其进行了大体的分类。不同材料、同一材料的不同工艺，阻变的机制都可能不同，但阻变存储器的优良性能，使得研究出阻变存储机制显得异常关键。根据目前的研究，在发现的具备阻变性质的材料当中，过渡态金属氧化物的成分清楚、结构简单并且与传统的CMOS工艺兼容性好，被研究者广泛使用，并被认为是阻变存储器的主选材料之一。当前的研究表明，过渡态金属氧化物的阻变机制主要是由氧空位或金属离子缺陷形成的局域导电细丝主导的，但是具体的阻变机制尚不明确。 本文选取单斜晶结构ZrO2的作为阻变材料，基于第一性原理和密度泛函理论的模拟计算，通过计算数据理论分析阻变机制。使用Materials Studio软件的CASTEP模块当中进行模型建立，并进行大规模的电子自洽运算，得出并分析纯净单斜晶ZrO2的一些电学特性，包括能量、能带和态密度等。为了探讨ZrO2不同掺杂下的导电细丝模型，我们我们选取了两种比较有代表性的杂质原子，通过对体系中氧空位的形成和相互作用，来阐述器件的阻变机制。我们在ZrO2材料中分别掺杂Ag和Al，并且计算了在两种掺杂下氧空位的形成能和相互作用能。Ag掺杂下，氧空位形成能降低，缺陷氧空位易于形成;氧空位之间的相互作用能为正值，表现相互排斥。结合掺杂前后的相关态密度图，得出Ag掺杂下，是Ag离子主导细丝形成与断裂。Al掺杂下，氧空位的形成降低，易于形成;氧空位之间的相互作用能为负值，表现相互吸引。结合掺杂前后的相关态密度图，得出在Al掺杂下，氧空位主导导电细丝的形成与断裂.