人脑通过大量的突触和神经元来执行学习和记忆功能,能够并行处理和存储大量的信息,比当前通用的计算机具有低得多的功耗和更加高效的处理信息能力。突触是人脑中信号调制和传输的基本单元,通过突触间隙将前神经元的信号发送到后神经元,同时实现信息的加工和存储。因此,开发一种类似于生物突触的器件将有利于发展神经形态计算,突触器件因此成为近年来研究的热点。忆阻器在结构及信息传递上都与生物突触相似,还具有结构简单、制造成本低、功耗低、与传统半导体工艺兼容性好、集成密度高等特点,是比较适合模拟生物突触的器件。目前,忆阻型突触器件在神经形态计算电路中已经得到成功的应用,可以实现图形识别的功能。尽管如此,忆阻器型突触器件的性能仍然需要提高,例如有限的电导范围、不对称的电导响应、稳定性问题等,因此对突触器件的研究及其性能优化具有重要的现实意义。本论文运用HWCVD法（即热丝CVD法）在低压低温的条件下制备了多形貌和纳米晶结构WO3-X薄膜。通过改进WO3-X功能层沉积的工艺,在薄膜上表面生长一层薄的缺氧层,从而形成欧姆型W/WO3-X界面。在此基础上,完成了三种结构的WO3-X基忆阻器突触性能的研究。首先,制备并研究了基于多形貌氧化钨薄膜的W/m-WO3-X/ITO结构忆阻器。测试表明,欧姆型W/m-WO3-X接触使本器件表现出优异的对称性,在正/反向直流电压或者脉冲电压作用下,基于ITO中的氧空位注入到WO3-X并迁移,器件表现出差不多相同程度的电流减弱/增强。改变脉冲的参数,例如幅值、脉冲宽度以及脉冲个数等,可以调节器件的电导,实现了可控的突触权重调节。同时器件也能够模拟双脉冲增强（paired-pulse facilitation,PPF）和双脉冲抑制（paired-pulse depression,PPD）,以及二者之间转变的功能。随后,本文研究了基于多形貌氧化钨薄膜的Ag/m-WO3-X/p+-Si结构的忆阻器,采用与第一个器件同样的扫描电压,本器件突触特性表现不明显,但在更高电压下表现出开关特性。原因是在无氧空位注入时,低电压下Ag+离子在WO3-X中发生迁移不明显,不足以引起电导改变,故无突触特性。较高电压作用下,与Ag+离子迁移有关的金属细丝通道会形成和断裂,导致了开关过程。最后,我们制备并分析了基于纳米晶氧化钨薄膜的W/nc-WO3-X/ITO结构忆阻器。此器件表现出更优异的突触特性。纳米氧化钨更致密的结构使其I-V滞回面积较小,分辨率更高。I-V曲线拟合表明正/反电压作用下载流子具有同样的输运机制,因此I-V曲线有更好的对称性。阻抗谱测试结果进一步表明,非氧空位注入区中载流子输运决定了器件特性。从变温测试中得到纳米氧化钨中的陷阱能级位于导带下0.98 e V,与报道中的氧空位相关的陷阱能级相一致。