当前半导体技术的微缩与高密度集成已经逼近极限,于是人们对新一代存储器寄予厚望。这其中忆阻器,凭借存储容量大,处理效率高以及多功能化集成于单个器件等众多显著优势,受到广泛的关注。目前研究较为成熟的传统氧化物忆阻器,通过缩减器件特征尺寸可获得较低工作电压,但此项举措会增加开关介质的泄漏电流,从而增加芯片功耗,通常较难达到器件尺寸缩放与低功耗并存的平衡。二维半导体材料具有原子层级别的厚度,有望解决器件尺寸缩减所带来的高功耗难题。基于此,本文利用黒磷及其自主装氧化磷构建了具有高开关比的忆阻器,表现出较低的漏电流和可重复、可靠性高的忆阻开关。主要工作与结果可归纳如下:（1）在器件结构设计上采用三明治式经典结构,制备中间层材料时通过引入紫外灯照射产生臭氧,在二维黒磷表面形成天然的自主装氧化磷层,通过调节处理时间可以调节黒磷薄片的氧化水平。对不同氧化层厚度与黒磷层厚度的器件电学性质进行测试,忆阻器表现出开关比大于107,数据保持时间大于104秒的特性。（2）构建黒磷忆阻器基于氧空位的迁移形成导电细丝实现电阻转化模型。并通过以下几个方面加以佐证:1.探究紫外光照、低温与器件特征的关系。2.用原子层厚度的石墨烯代替金属电极探究忆阻性能。（3）基于单个器件的可靠性和高的可重复性,我们实现了100 nm尺度的阵列化器件研制。在柔性基底上构筑了高再现性的基本“与”和“或”逻辑门。此外,基于器件电导的对称性和线性,在线神经网络监督学习的网络仿真表明在线学习的准确率为91.4%。这项工作为未来的低功耗存算一体化电子器件提供了新思路。