本发明公开了一种自整流忆阻器、制备方法及其应用，属于半导体器件领域。所述制备方法包括：下列步骤：(1)在底部电极表面沉积氧化物阻变层，该氧化物阻变层中掺杂至少一种金属；(2)在阻变层表面沉积与底部电极材料不同的顶部电极，得到所述自整流忆阻器。本发明采用金属掺杂的氧化物阻变层，从而改变器件的能带结构，提升器件的整流性能，抑制了大规模交叉开关阵列中的潜行电流效应，极大地提高阵列的集成度，大幅降低阵列的功耗。由此解决目前需要集成额外的器件，从而增加了交叉阵列配置的复杂度的技术问题。