在人脑神经系统中,突触是信息处理和传递的基本单元,因此,通过人工器件实现对生物突触行为的模拟,对于构建新型神经形态计算系统具有十分重要的意义。目前基于不同的机理和结构,研究人员已经成功制备了不同类型的人工突触器件。不过人工突触研究领域尚处于起步阶段,相关的研究还存在一些不足之处,因此需要更多新颖的结构设计和机理探究来丰富生物突触模拟的工作。当前的人工突触器件主要分为电流输出、电压输出两种工作模式,我们基于聚合物铁电薄膜的多级剩余极化状态,通过设计不对称顶电极和悬浮栅底电极的器件结构,分别制备出电流输出、电压输出两种模式的类突触器件,实现了兴奋性/抑制性突触后电流、电位行为的模拟,具体内容主要包括以下三个部分:（一）电流输出模式的聚合物铁电薄膜类突触器件研究。目前基于铁电晶体管器件结构,研究人员已经成功制备了一些人工突触器件,这些器件在工作时,刺激信号的输入和沟道电流状态的读取需要分别在栅极、源极和漏极三端操作。我们通过在铁电晶体管中引入不对称顶电极的结构设计,并使底栅电极悬浮,制备出“伪两端”器件结构的电流输出模式的类突触器件,成功实现了生物突触兴奋/抑制和代表短期可塑性的双脉冲易化行为的模拟。相较于传统的基于铁电晶体管结构的人工突触器件,该器件的“伪两端”结构设计和生物突触更类似,且更有利于集成。（二）电压输出模式的聚合物铁电薄膜类突触器件研究。目前人工突触器件多是电流输出模式,电压输出模式的类突触器件还鲜有报道,电压输出模式的类突触器件相较于电流输出模式的类突触器件,其行为更接近生物突触中动作电位的传递和变化,因此有必要开展电压输出模式的类突触器件的研究。同时,已报道的电压输出模式的类突触器件也都存在各自的局限性,比如器件结构复杂、需要辅助编程等,因此需要更多的研究来完善突触功能的模拟。为实现和生物突触更类似的两端结构,前面电流输出模式的类突触器件选用了不对称顶电极和悬浮栅底电极的结构设计,我们在此基础上移除半导体层,以悬浮栅的电压作为输出信号,制备出电压输出模式的类突触器件,同样成功实现了生物突触兴奋/抑制和双脉冲易化行为的模拟,并基于器件多级可调和可逆的权重值实现了手写数字图像识别的应用。该器件结构简单,拥有多级突触权重变化,且功耗较低,电压输入、电压输出的特性使得该器件具备大规模级联的潜力,因此该器件在构建人工神经网络方面具有很大的应用前景。（三）聚合物铁电薄膜极化翻转的微观表征研究。人工突触器件是通过器件的输出信号连续变化可调来实现对生物突触可塑性的模拟,在我们电流/电压输出模式的类突触器件中,器件的状态取决于聚合物铁电薄膜极化翻转的程度,对此我们利用压电力显微镜进行了微观表征。通过改变施加在铁电薄膜表面的电压的幅值和持续时间,可以发现铁电薄膜极化翻转是逐渐变化的,电压幅值越大或施加时间越长,极化翻转会越完全,这为电流/电压输出模式的类突触器件的输出信号连续变化可调提供了微观表征结果支撑。综上所述,本论文基于聚合物铁电薄膜的多级极化状态,制备出电流和电压两种输出模式的类突触器件,并实现了对生物突触基本行为的模拟,研究结果为未来人工神经网络的构建提供了重要的参考信息。