忆阻器（Memristor）能够模拟人脑神经形态计算的功能,从而突破冯·诺依曼框架。然而,由于传统的忆阻器内部的导电细丝的形成和断裂是随机的,从而导致器件的阈值电压离散分布,难以稳定地模仿生物突触的功能,这个问题已成为阻碍忆阻器模拟神经突触应用的最大因素。因此基于新型材料与结构的忆阻器件的研发已被提上了日程。针对上述问题,本研究对新型忆阻器件的测试结果进行了深入分析。本文以BaTiO3、Hf0.5Zr0.5O2与NdNiO3三种金属氧化物薄膜为例,对高性能忆阻器的性能以及神经形态可塑性进行了研究,具体内容如下:一.本研究制备了基于Pt/BaTiO3（BTO）/La0.7Sr0.3MnO3（LSMO）/SrTiO3（STO）结构并且具有不同界面终止层的铁电隧道忆阻器,以及纳米级界面工程对铁电隧道忆阻器的性能的调控做了深入的探讨。在这项工作中,我们制备了超薄单晶BTO铁电薄膜。通过测试结果发现,对于不同的铁电隧道忆阻器而言,其性能可以通过界面终止层来控制,不同的界面终止层可以使器件具有不同的电阻状态切换行为。最重要的是,界面终止层可以在很大范围内调节器件异质结的本征能带,可以使器件具有不同的电阻梯度范围,从而在神经形态计算领域具有不同的突触学习特性。这使得两种铁电隧道忆阻器在可以脉冲神经网络与人工神经网络中发挥不同的作用。二.本研究制备了基于Au/Hf0.5Zr0.5O2（HZO）/p+-Si结构的铁电忆阻器并且对其多态存储特性以及突触可塑性特性等进行了讨论。在这项工作中,我们制备了铁电HZO薄膜,通过测试发现该器件在室温下具有稳定的开关特性以及明显的电阻状态的切换行为,并且可以如实对神经突触可塑性进行模拟,比如尖峰时刻依赖可塑性以及双脉冲易化等。该项工作表明我们制备的铁电忆阻器具有稳定的多态存储特性以及模拟生物突触的功能,从而表现出它具有应用于下一代存储器件的潜力。三.本研究制备了基于Pd/NdNiO3（NNO）/n--Si结构的相变忆阻器。测试结果表明基于NNO薄膜的忆阻器具有出色的重复性特性及稳定的保持特性,并且我们发现该器件可以模拟人脑的短期可塑性状态向长期可塑性状态逐渐演变的突触行为,这为成功应用于神经形态网络奠定了基础。更为重要的是通过测试还发现了制备的基于NNO薄膜的忆阻器可以如实的对突触可塑性特性进行模拟。这些结果为基于稀土镍酸盐薄膜的忆阻器的研发奠定了道路。同时这些成果还激发了对高性能NNO薄膜的性能的进一步研究。