自1965年英特尔的创始人Gordon Moore提出摩尔定律以来,集成电路产业一直沿着更小、更密、更快、性能更好的方向发展。近年来随着集成电路进入3nm工艺时代,一方面,如费米钉扎、量子隧穿等的量子力学效应对器件的性能稳定性产生了越来越显著的影响,这使得单纯靠减小线宽、增加器件密度的摩尔定律遭遇了前所未有的发展瓶颈;另一方面,器件密度的增加也使得单位面积内所产生的热量急剧增加,进而影响集成电路的性能以及可靠性,因此急需研发可替代现有晶体管的器件,即“后摩尔时代”电子器件,而自旋电子器件与忆阻器件就是其中备受关注的两种。在众多用于制备“后摩尔时代”电子器件的材料中,二维（2D）材料因其表面无悬挂键存在、材料堆叠时无需考虑晶格匹配问题等优点而被认为是理想候选材料之一。本文主要研究了基于二维铁磁材料Fe3Ge Te2（FGT）的自旋电子器件和忆阻器件的制备与性能调控方法,并对研究过程中所出现的新奇物理现象进行了探索。主要研究内容如下:（1）本文表征了二维FGT在不同温度、磁场方向下的磁阻表现,其结果显示,在2 K至240 K的温度区间内,FGT共有四种不同的磁阻现象,它们由自旋翻转、磁畴融合以及自旋涨落这三种效应之间的竞争所决定。当自旋翻转效应占主导时,FGT显示正磁阻;当自旋涨落或者磁畴融合效应占主导时,FGT显示负磁阻。此外,当磁场方向在FGT晶格c轴方向附近时,由于FGT具有较强的磁各项异性,故自旋涨落效应占主导,FGT表现出负磁阻;当磁场方向偏转至接近与ab面平行时,自旋翻转效应占主导,FGT表现出正磁阻;（2）本文制备了FGT/掺杂Nb的Mo S2（Mo S2:Nb）/FGT垂直异质结自旋阀,并通过改变中间层厚度的方法,首次在同一材料体系与结构中实现了对自旋阀磁阻特性的调控。本文使用厚度为2.4 nm、4.5 nm和61.7 nm的Mo S2:Nb作为中间层,在自旋阀器件中分别起到了势垒、自旋过滤和自旋电势保持的作用,使得器件分别表现出两个向上磁阻台阶、两个向下磁阻台阶和一上一下磁阻台阶的磁阻特性;（3）基于（2）中所得器件性能调控模型,本文制备了FGT/Nb Se2/FGT垂直异质结构自旋阀器件。其中,Nb Se2为二维超导材料,通过改变温度（从7 K至5 K）可实现对其能带的调节,从而实现了器件磁电阻率从0.05%至0.66%的调控。（4）本文制备了FGT/Nb Se2器件,用以研究其中的超导近邻效应。通过测量不同温度、磁场下器件的结电阻和结微分电导,得到了近邻超导的超导转变温度（约6.4 K）以及超导能隙（约0.5 me V）。此外,本文利用G-L模型对近邻超导的上临界场-超导转变温度相图进行了拟合,并利用BCS理论对超导能隙大小随温度、磁场的变化进行了拟合;（5）本文制备了基于FGT与FGT氧化物的忆阻器件,并通过调节FGT的氧化时间,实现了对忆阻器开关比与开启电压（Vset）的连续调控。在300℃氧气退火10 min的条件下可得到性能最优的器件,其开关比高达1.58×103,Vset低至0.74 V。本文通过导电力显微镜测试发现Al导电细丝的产生与断裂为器件的工作机理,且随着通过器件电流的增大,单位面积导电细丝的密度及单根导电细丝的横截面积均会增大,从而使得器件的开关比增大。另外,通过对器件施加一系列电脉冲信号可以实现对生物突触长时程抑制（LTD）、长时程增强（LTP）与双脉冲易化（PPF）功能的模拟。综上所述,本文基于对二维材料自旋阀与忆阻器件的研究,提出了一系列器件制备方法、测试方法以及性能控制方法,从研究中构建出了基于自旋能带调控的自旋阀性能控制模型以及自旋极化电流极性控制模型,为以后实现自旋电子器件以及忆阻器件的性能控制提供了有效途径。