人类对信息处理的需求随着人工智能技术的发展与日俱增,而愈发紧张的能源和环境问题,又对计算机运行效率提出了更高的要求。由于传统计算机系统内存储和计算单元分离,因此它的运行速度和能耗效率均存在上限;随着晶体管的尺寸、性能等因素逐渐趋近于其物理极限,改进计算机的结构及运行方式显得很有必要。基于对人脑神经系统的研究,以忆阻器、忆容器为代表的新型记忆器件开始收获越来越多的关注。得益于神经突触具有同时进行信息存储和处理的能力,人脑可以以极低的能耗完成复杂的任务;忆阻器/忆容器在拥有阻值/容值连续变换能力的同时还拥有非易失的存储性能,因此是用来进行突触模拟的理想器件。而忆容器相比忆阻器,在理论上还具有更低功耗,无潜行电流等多种优点,因此本文选择忆容器件作为研究对象。同时,有机材料相比于无机材料在柔性、生物兼容性、制备方案多样性等方面具有更多优势,因此本文的主要研究目标是使用有机材料制备出一种性能稳定的忆容器件并探究其变化机理和潜在的应用方向。具体内容如下:（一）有机忆容器件的设计、制备及表征。通过对有机场效应晶体管的改造,成功设计出了一种基于电荷存储机理的Cu/Pentacene/PS/SiO2/Si（n++）结构忆容器件。在下电极接地,上电极加压的情况下,若器件两端电压小于阈值电压,器件将始终处于最低电容状态;若两端电压大于阈值电压,器件电容值会逐步上升,并达到最大值。若使用较大偏压对器件进行预处理,则器件的阈值电压值会发生偏移,且偏移之后的器件状态在撤去偏压之后也能够一直保留。通过改变铜电极层与并五苯层的面积之比,忆容器件的开关比得到了显著提升,最大达到了 34左右。（二）有机忆容器件的机理研究。通过对去掉并五苯层的器件进行测试以及理论值与实验值的对比,确定了有机忆容器件的机理是空穴在并五苯层中耗尽与积累状态的变化;通过对去掉聚苯乙烯层的器件进行测试,确定了器件的记忆特性来自于聚苯乙烯材料对电荷的捕获和存储。此外,使用导纳模型分析并五苯裸露的器件部分的交流响应过程,较好地拟合出了器件电容值在线性增加区域的变化趋势,并写出该有机忆容器件的状态参量。（三）有机忆容器件神经网络的应用探索。利用两个有机忆容器件组成的差分结构模拟突触权重,构建了一套用于进行简单逻辑运算的人工神经网络。该网络成功以较低的能耗（～100pJ）实现了三种不同的逻辑运算功能。综上,本论文设计出了一种拥有较大开关比及较好保持性且制备方法简单的有机忆容器件。通过改变器件阈值电压的方法能够对其电容读取值进行连续调节。该器件在一定程度上补充了对有机忆容器件研究的缺失,同时在人工神经网络领域也具有一定的应用前景。