人类社会正处于信息化向智能化的转变,传统计算系统架构和半导体工艺已经不足以应对计算数据的爆炸性增长。采用新材料、新器件、新架构的神经形态计算系统是当前的研究热点,忆阻器作为电子突触实现大规模、低功耗硬件神经形态计算系统是突破传统计算机构限制、提高计算性能的重要方式。忆阻器具有结构简单、功耗低、可微缩性好等优点,并且其阻值可以进行连续转变,与人脑神经网络中突触的特性非常相似,是理想的电子突触器件。本文针对忆阻器电子突触器件开展研究,旨在制备突触性能优良的电子突触器件,促进神经形态计算系统的硬件实现。论文的主要工作如下:第二章为文献综述,对忆阻器电子突触的研究现状进行了总结。2.1节介绍了忆阻器的基本特性,包括阻变特性、电学操作、材料体系和阻变机理等。2.2节介绍忆阻器作为电子突触的研究现状。首先介绍了生物神经系统中突触的可塑性,然后综述了采用忆阻器模拟生物突触特性的研究现状,并分析目前研究中存在的问题,引出本课题的研究内容。第三章设计制备了一种高灵敏度的阳离子基忆阻器电子突触器件。3.1节主要介绍了电子突触的设计方案,根据仿生神经形态系统的应用特点提出器件高灵敏度的设计目标,然后围绕设计目标结合材料的特性进行器件的材料遴选和结构设计。3.2节为器件制备,对不同制备工艺的特点进行分析和选择,并且介绍器件制备流程,最后对制备完成的器件进行结构表征。3.3节主要是对制备完成的阳离子基突触器件进行性能测试表征。实验结果表明,本章研究的Ag/GeSe/TiN阳离子基忆阻器电子突触,有效降低了突触器件的操作电压,对降低突触器件功耗、提高与神经元电路的兼容能力具有重要意义。第四章设计制备了一种阻态连续可变的氧空位型忆阻器电子突触器件。4.1节主要介绍了器件的研究方案,针对MLP神经系统的应用场景提出器件阻值精确调控和长时程保持能力的设计目标,然后结合材料性能以及不同材料间接触面特性进行器件材料选择和结构设计。4.2节对制备工艺进行分析,并且介绍了器件制备流程,以及器件制备完成后的结构表征。4.3节主要是对制备完成的器件进行性能的测试表征。实验结果表明,本章研究的Ti/AlO_x/TaO_x/Pt结构的氧空位型忆阻器电子突触,有效提高了突触权值的连续调制能力和精确调控性能,对提高神经形态系统的计算精度、实现更复杂的计算功能具有重要意义。