在人工智能技术领域,基于冯·诺依曼架构的人工神经网络由于存在物理上的局限性而面临诸多应用上的壁垒。为打破这一架构的束缚,以电子器件来模拟生物系统中的突触和神经元,从而构建出神经形态计算系统是一种合适的解决方案。人工突触器件是构建神经形态计算系统的核心元件之一,其主要功能是模拟生物突触表现出的各种突触可塑性,例如短程抑制特性（STD）和短程易化特性（STF）等。这些突触特性可以运用忆阻器、晶体管等基本电子元器件来模拟,其性能特点往往与所使用的材料体系密切相关。氧化石墨烯因其制备工艺简单,以及具有包括质子导电特性在内的丰富可调的电学特性,是用于人工突触器件的良好材料。本论文以研究器件的制备和器件的性能为方向,以氧化石墨烯为功能层制备了两端全碳突触器件和光电耦合突触器件并对其性能进行了研究。同时针对两端全碳突触器件中使用的石墨烯电极提出了初步的改进方案。本论文的主要内容如下:（1）以抽滤工艺和湿法转移工艺制备了石墨烯-氧化石墨烯-石墨烯两端全碳突触器件,电学特性测试表明该器件具有STD突触特性,且单个突触行为的最低功耗可低至20 a J。电容-频率特性等测试表明该器件产生STD特性的机制为氧化石墨烯内质子在功能层-电极界面处的积累和扩散。（2）初步研究了对两端全碳突触器件中石墨烯电极的改进方案。采用PET-硅胶双层高分子材料为中转介质,将CVD法生长于铜箔上的单层石墨烯转移到所需衬底上,并在此工艺的基础上引入一具有圆孔阵列的掩模板进而实现了单层石墨烯的图案化。两探针法测试表明完整单层石墨烯的电阻约为1.15×105Ω,且为欧姆导电特性,适合替代本研究中抽滤法制备的石墨烯电极。（3）以抽滤工艺制备了高质量氧化石墨烯薄膜并作为功能层构建了光电耦合突触器件。电学特性测试表明该器件具有STD突触特性,并且在光信号的作用下具有STD耦合STF的突触特性。电化阻抗谱等测试表明该器件产生STD突触特性的原因也为质子在功能层-电极界面处的积累,而STF特性来自于光诱导氧化石墨烯发生光电化学反应,提升了氧化石墨烯中的质子浓度。