信息时代数据密集型、计算密集型产业的兴起,伴随着近年来的云端服务的普及浪潮,对数据的运算效率和存储的速度与密度提出更高要求。基于非易失性阻变的忆阻器是最受期待下一代存储器,电导多值可调性将在神经形态计算、滤波、逻辑和存算一体器件应用中大放异彩。易失性忆阻器具有器件电导自发的衰减特性,具有与生物神经元和突触高度相似的遗忘特性,是模仿突触功能和人工神经元的核心器件。兼具易失性和非易失性阻变特性的忆阻器有望模拟神经元及神经突触的信息记忆、遗忘、处理等完整过程。目前,关于忆阻器的易失性和非易失性阻变特性主要基于金属原子和氧空位的调控。非易失和易失、记忆和遗忘相互对应、相互矛盾,通常需要寻求两者的平衡。因此,本研究采用P型Cu空位Cu2O薄膜作为阻变功能层,具有空位生成能较低、空位迁移势垒低、CMOS工艺兼容、性能稳定的优势,开展了Cu2O忆阻器的设计和制备研究,以及P型空位忆阻器件的阻变性能、易失性、非易失性特性及其机理研究,对于开发全功能类神经元器件具有重要意义。具体研究内容如下:（1）Cu2O基忆阻特性的优化研究。优化磁控溅射制备条件,研制出单一组分的Cu2O薄膜及其忆阻器件。具体包括电极适配、尺寸微缩和器件结构优化,探究了器件的界面势垒影响,器件漏电流、和温度特性等;最后结合器件性能、结构和电学特性,提出了铜空位导电丝的形成和破裂导致阻变行为,低阻态归因于铜空位导电细丝存在而表现出的欧姆导电特性,高阻态为残存导电细丝和界面肖特基势垒的共同作用。（2）P型空位Cu2O忆阻器的易失性与非易失性阻变特性研究。通过限制电流调控,发现器件的易失性与非易失性行为是与限制电流相关的概率行为:在限制电流较小时（＜1μA）,器件表现出稳定的易失性,限制电流较大时（＞60μA）,器件表现出稳定的非易失性,随着器件限制电流的增大,器件出现易失性阻变的概率越来越小,而出现非易失性阻变的概率越来越大。对非易失性器件研究了其保持特性、开关特性及电导调制特性。最后,结合器件性能和阻变特性曲线拟合,构建模型,提出限制电流调控着器件中导电细丝的稳固程度和数量,从而调控着器件的易失性与非易失性阻变行为。