忆阻器（Memristor）作为第四种基本电路元件,被广泛应用于信息存储、逻辑运算、神经网络、机器学习等众多领域,成为现今研究热点。其中二元金属氧化物因其成分简单、兼容性好、成本低等优势是目前忆阻器阻变材料的研究热点,而HfO₂基忆阻器因发现具有良好的抗疲劳性(¹0¹²)、保持特性、较快的擦写速度（ⁿs）、较低的操作电压（<0.5V）等优异特性能得到了人们的广泛关注。首先,采用磁控溅射法（MS）、热原子层沉积法（TALD）和等离子体原子层沉积法（PEALD）三种方法制备HfO₂薄膜,并研究了不同工艺参数对薄膜沉积速率和薄膜性能的影响,其中,随着溅射功率的增加,MS-HfO₂薄膜的沉积速率逐渐增大,在120W的射频功率下,薄膜均匀性最好;随着沉积温度的升高,TALD-HfO₂薄膜的沉积速率以150℃呈现先增大后减小趋势,在150℃下薄膜质量最高;PEALD-HfO₂薄膜随着沉积温度升高,沉积速率逐渐减小。150℃下PEALD-HfO₂薄膜的结晶质量比300℃下TALD-HfO₂薄膜的结晶质量高,PEALD可以在更低的温度下制备与TALD制备的相似结晶特性的薄膜。制备同等厚度的HfO₂薄膜,磁控溅射法具有更快的反应速度,需要更短的制备时间。相同温度下,使用PEALD制备薄膜的速度是TALD的2.4倍。TALD-HfO₂薄膜的表面粗糙度最大,其次是MS-HfO₂薄膜,PEALD-HfO₂薄膜的表面粗糙度最小。其次,构建了Au/Ti/HfO₂/Au结构忆阻器,发现其具有良好的开关特性,符合存储器应用需求。其中,器件SET电压分布在1V¹.5V之间,RESET电压分布在-1.18V^-0.92V之间,SET/RESET电压值较为均衡,变化控制在0.5V以内,器件表现出的良好的稳定性与均一性;低阻态阻值在222Ω左右,高阻态阻值在218KΩ左右,开关比约为10³;抗疲劳性超过10³次,保持特性超过10⁴s。最后,设计了一种忆阻器测试电路。解决了常用测试系统在脉冲模式下对忆阻器进行电学特性测试时操作复杂且针对性较差等问题。利用virtuoso完成了对该电路的仿真研究。该电路能够输出连续短脉冲和自定义波形,可实现擦写操作与读操作的快速切换,同时解决了测试过程中的限流问题与忆阻器换向问题。该测试设计的电路结构简单,具有低成本优势。此外本结构还具备扩展性,能够对忆阻器阵列进行设置和测量。