忆阻器作为连接电荷和磁通量的基础元件,具有类似于三明治的金属-绝缘层-金属结构。由于其具有结构简单、扩展性良好、耐力高和功耗低等优异性能,近年来得到了广泛地研究。然而,电子器件存在受噪声干扰的问题,噪声会对器件造成读取干扰、影响器件可靠性,进而成为纳米电子器件进一步发展的挑战。其中低频噪声—随机电报噪声会由于忆阻器内导电细丝内部或附近缺陷的电荷捕获和释放从而引起一定的电流波动。因此,研究忆阻器随机电报噪声（RTN）可以帮助人们了解电子器件内缺陷的电荷捕获与释放过程和状态,从而更全面地了解器件内部的导电机制。本文主要针对忆阻器的随机电报噪声进行研究,分别制备了氧化物忆阻器和六方氮化硼（h-BN）忆阻器,研究了两种忆阻器的随机电报噪声,分析了其影响因素和特性,并探究了其应用。主要内容如下:1.对氧化物（TiO2、HfO2和Al2O3）忆阻器的二态随机电报噪声进行了系统的研究。本章系统地分析了不同因素对随机电报噪声的影响,并得到以下结论:1)顶电极材料,相比于Au作为顶电极,以Ni和Ti作顶电极更易检测到随机电报噪声;2)氧化物材料,相比于Al2O3,HfO2更易检测到随机电报噪声;3)器件尺寸大小,大尺寸器件更易检测到随机电报噪声;以及4)氧化物生长制备方式,磁控溅射和原子层沉积的TiO2均可以检测到随机电报噪声。该研究结果揭示了忆阻器随机电报噪声的影响因素,对之后该方向的研究具有一定的借鉴意义。2.对TiO2忆阻器的多态随机电报噪声进行了研究。发现并证实了氧化物中多个缺陷之间存在耦合效应,并基于这种效应建立了电学模型。电学模型表明:如果两个缺陷呈并联排布,则会导致正的耦合效应,电学表现为ΔILOW＞ΔIHIGH;如果两个缺陷呈串联排布,则会导致负的耦合效应,电学表现为ΔILOw＜ΔIHIGH。该研究结果有助于全面理解陷阱运动对类忆阻器器件性能和可靠性的影响。3.对h-BN忆阻器的随机电报噪声进行了研究。在TiO2忆阻器及h-BN忆阻器随机电报噪声研究的基础上,探究了其应用性。利用美国国家标准与技术研究所（NIST）随机性测试套件对两种忆阻器的随机电报噪声进行随机性测试,发现都具备很好的随机性。因此,设计了一种随机数生成器电路,并利用Cadence Virtuoso?对电路进行模拟仿真。此外,将忆阻器的随机电报噪声作为随机数生成器的熵源,从而验证了随机电报噪声在加密系统的应用性。综上所述,本论文分别对氧化物忆阻器和h-BN忆阻器的随机电报噪声进行了研究,包括二态随机电报噪声以及多态随机电报噪声。此外,通过设计随机数生成器电路研究了随机电报噪声的潜在应用。本论文的研究不仅可以帮助人们更好地了解无机材料忆阻器内部缺陷运动情况以及导电细丝的物理导电机制,而且对随机电报噪声的应用与随机数生成器的发展起到了一定的推动作用。