自1965年戈登·摩尔提出摩尔定律,摩尔定律已经指导了电子信息行业（IT）数十年,它指导电子设备朝着小型化的方向飞速发展。如今晶体管的物理极限已经突破5nm工艺节点,摩尔定律的极限也即将到来。为了突破摩尔定律的极限,IT行业开始朝着超摩尔定律方向发展,新的材料与工艺技术不断涌现,多功能化设备、有源传感器、自驱动系统和神经形态器件得到快速发展。自摩擦纳米发电机问世以来,它在能源收集及传感领域独具优势,实现了摩擦电势与半导体器件相结合,形成了摩擦电子学的新学科。为了开发高性能场效应晶体管的自驱动电子器件,本课题研究在摩擦电子学的基础上,结合离子凝胶双电层晶体管,实现了在摩擦电势下对晶体管的栅极高效调制,研究分析了其高电容特性,陡峭亚阈值摆幅特性,以及神经形态晶体管在逻辑和人工突触的应用研究。本文的主要工作包含如下三个方面:第一,构建了基于离子凝胶双电层结构的氧化铟摩擦晶体管,即以离子凝胶作为栅极电介质材料,电场的极化作用诱导离子凝胶产生双电层结构,通过电容耦合实现摩擦电势下对器件沟道载流子的有效调制。此外,对于离子凝胶双电层电容性能进行测试研究,分析摩擦电势双电层的形成原理,通过离子凝胶的阻抗及Nyquist曲线的表征分析,反映出离子凝胶作为场效应晶体管的栅极电介质高效的载流子调制能力。第二,研究了摩擦离-电学晶体管的电学性能,解释了摩擦离-电器件的工作原理。通过动态摩擦电势下的电流转移特性和位移输出特性的测试,对比了外加电场和摩擦电势调控的器件的电学特性,证明了摩擦电势足以媲美电压调控器件的性能。研究分析了摩擦晶体管的陡峭特性及影响因素,结果显示摩擦离-电晶体管在高灵敏度距离传感方面具有出色的应用潜力。第三,提出了机械可塑性陡峭神经形态晶体管的概念,主要研究了神经形态晶体管在逻辑和人工突触的应用。陡峭神经形态晶体管可以实现在触觉刺激下的神经形态逻辑应用,陡峭神经形态晶体管同时模拟了生物突触的增强/抑制可塑性和双脉冲易化短程可塑性行为以及长程可塑性行为,实现了高响应高识别率的图像识别模拟,证明了其在逻辑转换和神经形态计算领域的应用优势。