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大数据信息时代的到来对计算机芯片的容量和运行效率提出了更高的要求,基于冯·诺依曼架构的传统计算机芯片正面临严峻挑战,新兴的人工智能芯片旨在模拟大脑的信息存储和运作模式成为新一代研究热点。近年来,忆阻器的提出和发展为实现人工神经网络和人工智能芯片提供了新启示,忆阻器是一种通过导电状态的改变来记忆流经它的电荷数量的电阻器,与神经突触有着高度相似的传输特性。目前,基于有机半导体材料构建的忆阻器因其低功耗、高集成度、生物兼容、可大面积制备、可柔性拉伸等优势而被广泛研究,但目前有机忆阻器存在着忆阻响应曲线粗糙且耐受性弱等问题,不利于神经形态计算功能的实现。因此,设计和制备出平滑渐变且高性能的有机半导体忆阻器是首要前提,在此基础上进行神经形态功能模拟,进而为忆阻器应用于人工智能芯片提供技术储备。本论文首先从功能材料、忆阻机理和突触功能模拟等方面介绍了忆阻器的发展,在此基础上,制备了器件结构为ITO/TPP（四苯基卟啉）/Al2O3-x/Al的有机半导体忆阻器,研究了器件的电学性能、忆阻机理和神经突触功能模拟,并将免疫的概念引入忆阻器中,通过忆阻器模拟免疫系统中的免疫应答,最后,在柔性基底上制备了该忆阻器,为该忆阻器在柔性领域的发展提供保证。1.本文首先就忆阻器的提出和背景进行了介绍,随后总结了无机忆阻和有机忆阻器的研究进展,其中详细介绍了基于聚合物材料、小分子材料和生物大分子材料的有机忆阻器。随后,就忆阻器的忆阻机制进行了分类讨论,主要讨论了基于丝状电导机制、氧离子迁移机制和电荷捕获与释放的忆阻机制。接着讨论了基于忆阻器的突触功能模拟和神经形态计算。2.本章节制备了结构为ITO/TPP/Al2O3-x/Al的有机半导体忆阻器,通过SEM和XPS等表征手段和数据分析确定了该忆阻器的忆阻机制是基于氧离子的迁移。在此基础上,通过调控器件结构和厚度效应,最终研制出高性能且平滑渐变的有机半导体忆阻器。最后用自调整的器件导电态模拟相应的突触活动来实现神经突触功能模拟,比如:学习-遗忘-再学习、STP/LTP及其转化、习惯化和敏感化等功能模拟。3.基于ITO/TPP/Al2O3-x/Al忆阻器独特的SVDP特性,将免疫的概念引入到忆阻器中,将不同电压刺激下的忆阻曲线对应免疫应答中抗体的变化,进而模拟了免疫系统中三种不同的免疫应答过程,接着给出了三种应答模式的忆阻机制,其忆阻机制主要归因于不同电压刺激下氧离子的迁移决定的。在此基础上,本章节对器件的免疫应答曲线进行调控,一方面,从器件结构层次上出发,通过改变功能层的厚度以及添加其他活性层进而调控器件的免疫应答趋势,另一方面,受到生物应激性的启发,引入电刺激信号和温度刺激信号,通过改变刺激信号的强度和频率进而调控器件的免疫应答趋势。最后对该忆阻器进行了免疫功能可视化的模拟。4.基于PET-ITO导电薄膜制备了有机柔性TPP忆阻器,首先确定了在柔性衬底上忆阻器的忆阻特性,在此基础上对器件进行了弯曲性能的测试,发现该忆阻器的忆阻曲线的平滑程度随着弯曲次数的增加而逐渐粗糙,但是仍表现出良好的稳定性、电导连续可调性以及突触可塑性行为。随后本章节对弯曲后的器件进行了兴奋抑制、脉冲依赖可塑性、短时程和长时程可塑性等一系列功能模拟,结果表明该有机柔性TPP忆阻器在弯曲一定次数后仍具有突触可塑性行为,这些研究表明了有机柔性TPP忆阻器用于柔性可拉伸器件和电子皮肤穿戴设备的巨大的潜力。