早在1962年，研究人员就在“金/氧化铝/铝”“金/氧化钛/钛”等几种三层膜中观测到了电阻转变效应。2000年以来，该效应在诸多以绝缘体或半导体为介质层的“电极/介质层/电极”三层膜中被观测到，包括二元氧化物（如氧化钽、氧化铪）、多元氧化物（如钛酸锶、铁酸铋）、硫属化合物（如硫化银、硒化锗）、氮化物（如氮化铝、氮化硅）、有机小分子（如8-羟基喹啉铝）、高分子聚合物（如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯）以及非晶单质（如非晶碳、非晶硅）等。

电阻转变效应的物理起源与介质层中的离子迁移、热化学反应、电荷捕获/释放、电荷转移、分子构型转变等过程有关。通常，电阻转变现象来源于介质层中局域导电细丝在外加电场作用下的可逆通断：当导电细丝断开时，上下电极被介质层隔开，三层膜结构处于高电阻态；反之，当导电细丝形成时，上下电极通过其连通，三层膜结构处于低电阻态。

基于电阻转变效应可发展非易失性的阻变随机存储器，具有高速、高密度、低功耗等潜在优势，其工作原理如图所示。此时，“电极/介质层/电极”三层膜的高、低电阻态分别对应于逻辑“0”和“1”；由“0”到“1”的转变被称为“写入”过程，反之则为“擦除”过程；“0”和“1”的电阻值比被称为“开关比”，其值越大越利于实际应用。

阻变随机存储器工作原理示意图