当今信息时代一天所处理的信息量相当于古代两千年内所记录的总和,并且以每年28%的比例在迅速增长;庞大的数据量使得传统冯诺依曼计算架构中“存储墙”问题日益凸显,因此现代信息处理亟需新型的、具有快速信息处理能力的计算架构以解决该问题;人工神经网络在信息处理上的特点使其成为突破冯诺依曼架构的研究热点之一,近期研究表明二维二硫化钼基忆阻器展示了其在模拟神经突触和搭建神经网络上的优势和潜力。然而当前二硫化钼忆阻器的实际应用主要面临如下问题:二硫化钼的大面积高质量可控制备及其生长机理研究;二硫化钼忆阻器件的构建及性能改善。文章围绕上述两个问题开展了以下工作:1、大面积高质量MoS₂可控生长与CVD法生长机理探索。在SiO₂/Si衬底上以化学气相沉积（CVD）法探索大面积单层MoS₂的生长,探索气流量和源衬距离对CVD生长过程的影响规律;优化气流量和源衬距离实现MoS₂层数、晶粒尺寸与成核密度可控生长;通过XPS、AFM、TEM、Raman等多种表征手段对MoS₂物理特性进行测试分析。通过对实验所得样品进行表征,深入探索CVD法MoS₂生长机理。生长机理探索表明气流量影响MoS₂的层数与尺寸;源衬距离则影响MoS₂的成核密度。实验中的生长机理探索对于在SiO₂/Si衬底上实现大面积高质量MoS₂及其它过渡金属硫族化合物的可控生长有一定借鉴意义。2、MoS₂忆阻器件的构建及性能研究。基于实验所得的大面积单晶单层硫化钼,设计并制备横向双端忆阻器件,对不同尺寸的器件进行了性能测试与分析,并系统研究MoS₂的忆阻性能及其机理。通过对不同沟道尺寸的器件进行脉冲测试与优化,发现沟道长度为2μm的MoS₂忆阻器呈现出较大的调制范围,并且具有典型的生物学突触行为,包括兴奋性/抑制性突触后电流（EPSC/IPSC）,脉冲频率依赖可塑性（SRDP）和长期可塑性（LTP）等。成功模拟动态滤波特性、多态长期可塑性（LTP）并且实现了1.8pJ的低功耗,低于已有报道MoS₂器件的功耗值,MoS₂忆阻器可以更灵活地满足复杂的人工突触与神经网络应用的需求,具有一定的实用价值。