大数据时代的到来不仅给数据的处理速度提出了更高的要求,也让价值信息的安全存储成为了重要挑战。忆阻器有着简单的器件结构、简洁的制备工艺、较低的功耗以及较高的集成度,对于实现海量数据存储、克服冯·诺依曼瓶颈、构建存算一体式计算模式具有重要意义。与此同时,物理瞬态形式的电子器件能够在外界的刺激触发下实现物理形态和器件功能的部分或全部消失,其在绿色电子,可植入医疗以及安全电子等领域具有重大的应用价值。因此,构建物理瞬态形式的忆阻器将为大数据时代下海量数据的快速处理和价值信息的安全存储提供高效的解决方式。然而,高密度忆阻器阵列中仍然存在着不可忽视的可靠性问题。如何解决物理瞬态忆阻器阵列当中的漏电通道问题,如何利用忆阻器的存算一体优势,基于瞬态材料实现安全神经计算以及安全逻辑运算仍需要得到进一步探究。本文研究了忆阻器阵列中的电串扰现象;制备出物理瞬态形式的阈值开关器件并与瞬态阻变存储器（RRAM）进行了串联集成,缓解了高密度忆阻器阵列中的潜通道漏电问题;同时基于瞬态忆阻器形象地模拟了生物突触的短时可塑性特征;并基于物理瞬态RRAM器件实现了蕴含（IMP）门逻辑功能。本文主要研究内容和成果如下:（1）基于有限元法,对价态转变机制（VCM）型RRAM器件的十字交叉阵列中的电串扰现象进行了深入探究,分别研究了器件间距,电极宽度,以及导电细丝高度与形状对于串扰电场分布的影响。计算结果表明:伴随着器件间距与电极宽度的不断缩小,串扰电场强度逐渐增大;高阻态器件中导电细丝的高度越小,越有利于减弱串扰电场。此外,在串扰电场的影响下,VCM型RRAM器件的保持时间和耐受性呈指数形式衰减,而选用场加速参数较小的材料作为阻变转换层则有利于减小串扰电场带来的负面影响,从而提高十字交叉阵列中忆阻器的数据存储稳定性。（2）通过溅射工艺制备了具有十字交叉结构的物理瞬态阈值开关器件W/Ag/MgO/Ag/W,器件能够在±1 V左右的阈值电压下以8 mV/dec的开启速率实现107量级的开关比。在0.6 V和1.2 V的读取电压下,器件能够反复开关超过10000次,并且能够承受住超过10000 s的直流电压应力。将器件浸泡在室温下的去离子水中以触发器件的瞬态行为,8 min后器件的阈值转换特性彻底消失。为解决瞬态RRAM器件阵列中的潜通道漏电问题,本文将瞬态阈值开关器件与Mg/MgO/W瞬态RRAM器件进行了串联集成,有效地减小了器件阵列中的关态漏电,理论上能够实现107 Gb的存储阵列。（3）基于十字交叉型W/Ag/MgO/Ag/W瞬态忆阻器的挥发性特征,在脉冲测试模式下形象地模拟了生物突触短程可塑性的典型特征。忆阻器中的Ag组分在脉冲激励作用下的行为转换与生物突触中Ca2+的行为一致,建立了一一对应的行为对照关系。此外,输入的脉冲频率能够有效地调制器件响应电流的变化趋势,通过调整输入的脉冲频率可以让器件模拟突触短程可塑性中的典型反应,包括双脉冲易化和双脉冲抑制。转移到聚乙烯醇（PVA）水溶性衬底上的突触模拟器阵列在室温下的去离子水中浸泡30 min后完全碎裂。（4）通过溅射法制备了Mg/SiO2/W物理瞬态RRAM器件。器件在10 mA的限制电流下表现出稳定的双极型阻值转换特征,并且可以耐受住连续10000 s的直流电压应力,具备良好的数据保持能力。器件在去离子水中浸泡4 min之后阻变特性彻底消失,实现了触发式失效。在构建电路的基础上,以两个RRAM器件的原始阻态为输入,以IMP双脉冲操作后器件的最终阻态为输出,本文实现了IMP逻辑门功能。转移到PVA瞬态衬底上的RRAM器件阵列在室温下的去离子水中浸泡20 min后实现了物理形态的全部消失。（5）作为瞬态电子柔性化应用的进一步拓展,本文发展了适用于瞬态电子器件的转移方法—水辅助转移法。该方法利用了牺牲层金属Ni和SiO2/Si源衬底能够在水中实现迅速亲水性分离的特点。在外部应力辅助下,本文将制备在聚酰亚胺支撑层上的W/Ag/MgO/Ag/W物理瞬态忆阻器阵列转移到了柔性衬底聚二甲基硅氧烷（PDMS）上,器件阵列能够在弯曲半径达到2 mm时仍然保持原有的电学特性不被改变,展示出良好的柔性应用潜能。与此同时,以SiNx为水溶性支撑层,本文分别将W/Ag/MgO/Ag/W短时突触可塑性模拟器阵列和Mg/SiO2/W存算一体式IMP逻辑运算阵列转移到了PVA瞬态衬底上,构建了全瞬态系统。