大数据时代需要快速、高效且低功耗的数据存储与处理技术,与之相呼应的半导体技术行业在近年来也面临着严峻的考验。一方面,自提出以来延续发展了50多年的摩尔定律,因为晶体管的特征尺寸逐步逼近物理极限而面临着失效。另一方面,传统的冯·诺依曼计算机体系架构中存储单元和运算单元的物理分离,造成了信息传输的延迟以及大量功耗的问题。为了打破摩尔定律发展以及冯·诺依曼瓶颈的限制,研究人员积极寻求变革性的解决办法。受人脑可以并行处理大量信息的启发,神经形态计算被认为是构建下一代计算系统有吸引力的方式。忆阻器具有与生物突触相似的结构以及电学特性,成为了构建神经形态计算硬件系统中最具潜力的类脑电子器件。此外,为了进一步的提高能效和处理速度,引入高速、低串扰、非接触的光信号构建了光电突触忆阻器,对于光电神经形态系统的应用与发展具有重要意义。本文针对以上所述,围绕忆阻器展开了研究,主要实验方法、结果和最终结论如下:（1）研究用于突触行为的实现及性能提升的忆阻器:采用磁控溅射法制备出了ZnO和ZnO:N薄膜,并构建了Ag/ZnO:N/ZnO/ITO结构的忆阻器。采用半导体参数分析仪搭载探针台测试系统,测试了忆阻器的电学特性。结果表明,阻变行为显示出连续渐变而非突变的电导变化,这是实现对生物突触行为模拟的基础。进一步地,在理论分析的基础上,调节ZnO:N薄膜的溅射参数,器件的电学稳定性以及电导响应的变化率都有了明显的提升。（2）研究用于人工视觉系统的感存一体光电突触忆阻器:采用磁控溅射法和一步水热法制备出了ZnO:N和MoS2薄膜形成异质结作为阻变层,在柔性云母衬底上构建了Al/ZnO:N/MoS2/ITO/Mica结构的忆阻器。对器件的电学以及光学特性进行了分析,结果表明,器件在电学和光学下都实现了突触可塑性行为。进一步地,构筑了图案化的光响应突触阵列,用于视觉神经系统的感知和记忆功能的模拟;探究了光电协同下器件的电导响应,基于电导响应的稳健性和区分度模拟了人眼的颜色识别功能。