二维材料具有平面内外各向异性的物理性质,它们可以从相应的体材料中剥离得到,当厚度薄到几个或单个原子层时,开始展现出独特的物理性质,这是由于电子和声子的输运被限制在二维平面内。其独特的性质引起学术界和工业界广泛的研究兴趣,不同领域的科研团队深入开展二维材料及其应用的相关研究,对象涵盖了从最早发现的石墨烯,到六方氮化硼（h-BN）、过渡金属硫化物（TMDs）、磷烯和硅烯等。材料的可控制备是后续研发基于二维材料的新一代多功能器件的前提基础。目前,利用CVD法制备大面积二维材料的技术具有高度的可重复性,所得材料具备低缺陷密度和高连续性,是领域内大部分实验室主流的二维材料制备方案。本文通过优化生长流程,调控薄膜形貌特征,在h-BN生长过程中引入微量的氧气,有效降低成核密度并加速晶体生长,从而大幅度增大单晶尺寸提高薄膜质量。电学测试分析表明,作为石墨烯导电沟道的基底,氧辅助生长的h-BN薄膜相较于SiO2具有更好的介电性能,石墨烯载流子迁移率提高了 3倍左右,这是由于h-BN薄膜能够有效屏蔽氧化物引入的电荷散射中心。h-BN的屏蔽效应和电荷俘获抑制保存了石墨烯优异的电学性能。h-BN因其兼具电绝缘性、化学稳定性、高热导和机械柔韧性,使其成为理想的阻变介质之一。半导体行业在寻找一种高速、低功耗、易于3D集成的非易失性存储技术,用于整合主流的动态存储器和闪存各自的技术优势。虽然阻变存储器兼具非易失性和高速存取的特点,但还需要提升器件的各项性能以及降低器件性能的分散性。基于氧辅助CVD法生长的高质量多层h-BN薄膜可用来制备h-BN阻变存储器,器件表现为性能分散性较低、耐受性好、保持时间长、关断电流小、较低的置位操作电压（<2 V）和相当高的开关电流比（108）。阻变器件电学性能的统计分析表明,氧辅助生长的h-BN薄膜阻变性能明显优于无氧辅助生长的样品,这得益于h-BN薄膜更平整洁净的表面和更高的结晶质量。此外,在多层h-BN薄膜作为阻变介质的非易失性存储器中,我们发现了其无极型的阻变模式。无极型阻变的实现意味着导电细丝型存储器在进行阻变操作时,除了离子在电场下的定向漂移之外,还存在非定向效应（例如热效应导致的熔断）,这对理解基于h-BN及其它二维材料的新型阻变存储器的阻变机制有重要意义。对于器件集成来说,无极型阻变使得存储器阵列在外围电路设计上更加简易,在提升信息存储密度方面更加有利。这些器件具有稳定的阻变性能,手动连续电压扫描下超过1200个稳定的阻变操作,电流的平均窗口值超过5个数量级,并且没有阻变失效的循环操作,器件具有非常高的稳定性。总之,虽然二维材料阻变存储器件稳定性和整体阻变性能的挑战仍然存在,但是在实践中提升二维材料存储器的阻变性能并大规模生产在未来是可能实现的。本论文以化学气相沉积（CVD）技术为出发点,介绍本人在博士研究生阶段的相关科研工作,分为大面积高质量h-BN薄膜的可控制备及其阻变特性研究两个部分,h-BN的阻变特性研究包括基于氧辅助生长的多层h-BN薄膜的双极型阻变存储器件阻变性能研究和单极型阻变特性研究。