随着冯·诺依曼瓶颈的出现,传统计算机已难以满足人们的需求。构建类脑计算机被提上日程。突触可塑性被认为是神经学习和记忆的基础,突触可塑性的模拟对整个神经形态网络的构建举足轻重。忆阻器不仅有着结构简单、易集成和低功耗等特点,而且其独特的电阻变化和记忆行为与生物突触权重的调节具有较大的相似性,因而忆阻器在人工突触研究领域得到广泛的关注。本文基于氧化钽基忆阻器的阻变特性研究,引入氧化锌介质层来提升器件总体的突触性能,并对氧化锌/氧化钽双介质层忆阻器进行了突触仿生和突触性能改性研究。主要的研究内容和结果如下:研究发现Ti/Ta Ox/ITO忆阻器有着较大的电导调节范围,但是其突变的电阻切换行为不利于直接应用于电子突触研究。为了优化Ti/Ta Ox/ITO忆阻器的性能,我们在上电极和氧化钽层之间引入了氧化锌介质层,制作了Ti/Zn O/Ta Ox/ITO忆阻器。经优化后,器件在氧化锌/氧化钽界面势垒的影响下,其电导调制线性度、电导调制对称性和电导调制连续性均有改善。这将有利于器件的突触可塑性研究和突触仿生应用研究。Ti/Zn O/Ta Ox/ITO双介质层忆阻器的突触可塑性研究。通过对器件施加正负脉冲,器件电导会出现类似突触权重调节的增强或抑制现象。我们在该器件中成功模拟了再可塑性、短时程可塑性、长时程可塑性、对脉冲增强可塑性和对脉冲抑制可塑性等突触行为。此外,通过改变训练脉冲的幅度、脉宽和间隔,该器件可以实现短时记忆向长时记忆转变和学习饱和等突触行为。最后,我们研究了氧化锌层厚度、氧化锌层氧含量、等离子体处理和训练脉冲方案对器件突触性能的影响。研究发现,改变氧化锌层的厚度会对器件电导的电导调制线性度产生影响,且适中的氧化锌厚度（15 nm）可以使器件得到较好的电导调制线性度。改变氧化锌层的氧含量会影响器件的电导调制线性度和对称性。采用5%氧分压制备氧化锌,不仅有助于提高器件在负电压训练脉冲调制下的电导调制线性度（未通氧时的β值=0.3;5%氧分压时的β值=0.19）,还有助于解决器件经过正负训练脉冲训练后,始末电导值不一致的问题,从而一定程度上提高了器件的电导调制对称性。选择合适功率（100W）的氩等离子体处理氧化锌/氧化钽界面层两分钟,不仅可以有效提高器件电导调制在增强过程（未处理时的β值=0.06;100 W氩等离子处理后的β值=0.055）和抑制过程（未处理时的β值=0.3;100 W氩等离子处理后的β值=0.13）的线性度和电导调制的整体对称性,还可以降低电导调制所需的功耗（未处理:7.3 n J以下;100 W氩等离子处理:1.8 n J以下）。激励脉冲波形对电导调制线性度也有影响。在三角电压脉冲的训练下,我们得到了较好的器件电导调制线性度（增强过程的β值=0.02024;抑制过程的β值=0.0065）。