近年来,忆阻器因高速低耗、结构简单、制造工艺精简等优势,既可作为性能良好的电阻式存储器,又可作为类突触电子器件,是未来构建人工神经网络不可或缺的关键元件,已成为材料、信息、人工智能领域的研究热点。但目前报道的忆阻器依然存在着一些问题,如其阻变机制讨论不够深入,难以模拟复杂的突触功能,器件的性能有待进一步提升等等。本文的研究工作基于以上问题展开:制备出SrTiO₃忆阻器,研究其阻变性能,探索阻变机理;通过控制器件的界面结构,调节器件电阻态的时间特性,实现复杂突触可塑性的模拟;利用石墨烯对SrTiO₃忆阻器改性,提升器件的性能。主要研究内容如下:利用脉冲激光沉积和磁控溅射构建SrTiO₃忆阻器件,详细研究了不同电极、温度、湿度和真空对阻变性能的影响规律,发现易氧化电极和在惰性金属电极中掺入易氧化的金属粒子可调节器件电阻态的时间保持性。通过将易氧化的金属引入惰性电极来控制电极/氧化物界面,实现了器件遗忘速率的可调。并在此基础上,成功模拟了突触的具有可调滑动频率阈值的BCM学习法则,并结合TEM,XPS等测试手段,系统深入研究了混合金属电极器件界面的微观结构及其影响器件遗忘速率的物理机制。利用石墨烯能阻碍离子迁移的特性,构建Pt/G/SrTiO₃忆阻器,提高SrTiO₃忆阻器器件的保持性能。本文对SrTiO₃忆阻器进行了系统的阻变性能研究和全面的神经突触功能模拟,对开发忆阻型突触器件具有重要意义。