晶体管技术越来越接近摩尔定律的极限,对具有高性能和高能效的下一代器件需求迅速增长。旨在模拟生物神经元和突触功能的神经形态器件可能为后摩尔定律时代提供新的思路。在各种神经形态器件中,电解质调控的双电层晶体管独特的界面耦合及电化学效应类似于生物突触动态响应行为。另外,双电层晶体管巨大的双电层电容和可能的电化学反应,能够降低栅极电压,进而降低器件功耗。因此,利用双电层晶体管实现突触仿生从而构建神经网络,在后摩尔定律时代发展中具有重要作用。本文以生物材料鸡蛋蛋白为电解质,研制了绿色环保型氧化物双电层突触晶体管,讨论了其电学性能。利用其独特的双电层耦合和电化学掺杂行为,深入探究了鸡蛋蛋白栅控ITO双电层晶体管在突触仿生领域的应用。本文主要内容可以概括为:首先,鸡蛋蛋白电解质薄膜的制备及性能研究。通过旋涂法制备了蛋白电解质薄膜,其最大漏电流小于15 n A,质子电导率高达7.0×10-4 S/cm,双电层比电容>1μF/cm~2。这些特性表明鸡蛋蛋白薄膜是形成双电层的理想平台。其次,氧化物双电层薄膜晶体管的制备及性能研究。制备了基于商用ITO导电玻璃衬底的蛋白调控ITO双电层薄膜晶体管和基于商用ITO导电PET衬底的柔性蛋白调控ITO双电层薄膜晶体管。这两种晶体管均表现出优异的晶体管性能,如高开关比,低亚阈值摆幅及高迁移率等。另外,柔性ITO薄膜晶体管具有良好的抗弯曲稳定性。再次,低压驱动型反相器的搭建。通过串联氧化物薄膜晶体管和定值电阻来获得低压电阻负载型反相器。该反相器工作电压较低,具有全摆幅特性,反相器性能优异,并实现了对各种信号的处理。从次,生物突触塑性的模仿。在ITO双电层突触晶体管上,实现对突触塑性的模仿,如兴奋性突触后电流（EPSC）、双脉冲易化（PPF）和长时程突触增强塑性（LTP）。在柔性ITO双电层突触晶体管上,通过使用不同幅度、数目和极性的栅极电压来模拟神经递质释放动力学的定量释放、随机释放和兴奋或抑制性释放特征。最后,人脑学习、记忆及算术运算功能的模仿。在单个ITO神经形态晶体管上,实现了短期记忆（STM）-长期记忆（LTM）的转化过程,模仿了经验学习和目标学习行为。通过设计不同测试波形,在单个柔性ITO神经形态晶体管上,模拟了三种尖峰时序依赖可塑性（STDP）学习行为;最后,利用尖峰数目依赖性可塑性（SNDP）,首次在单个神经形态晶体管上实现了加法、减法、乘法和除法代数运算。