忆阻器（Memristor）又称为记忆电阻,其名称由记忆（Memory）和电阻（Resistor）词汇组合而来。忆阻器是一种无源电路基本元件,可以使得电荷量跟磁通量这两个物理量建立联系。忆阻器跟电阻元件的物理量纲是一致的,但是忆阻器件的阻值是由流经它自身的电荷量决定的,这也是它与普通电阻元件最大的区别之处。对于忆阻器,通过测量器件伏安特性计算出其阻值,就能知道流经器件的电荷量大小,从而具备储存记忆流经电荷通量的作用。忆阻器件具有器件构造简单、写入擦除速度快、小电压驱动、数据储存容量高等一系列优势,在解决硅基冯·诺依曼框架的储存与计算之间的速度不同步的问题上被寄予厚望,有望打破摩尔定律对于计算硬件制造的限制。忆阻器可以实现在同一计算系统中数字电路逻辑运算和模拟电路类脑运算同步进行,相较于传统硅基器件,这一特性是忆阻器实现信息存储与计算同步融合的优势所在。目前忆阻器领域很多工作仍处于研究的初期阶段,例如介质层材料的选择、阻变机制理论计算与实验表征、模拟类脑计算和神经突触可塑特性、在极端工作环境下的器件可靠性、感存算一体化实现等方面需要研究人员的进一步探索和完善。因此,寻找或合成新的忆阻介质材料,完善阻变机制,拓展应用场景（如:模拟神经网络计算、阵列数字逻辑运算等）,是当前忆阻器研究领域的几大热点。新型二维材料的出现引发广大研究人员的关注,二维材料具有可调谐电子属性以及区别于块体材料的丰富物化特性,在电子领域、存储器以及光电转换器件等领域具有广阔的应用场景。本文以二维非层状In2S3材料作为忆阻器件的功能介质层材料,从调节材料生长工艺参数、忆阻机制、忆阻特性和光电信号调控的传感器件功能实现等方面,探索了Au/In2S3/Au忆阻器件的性能特征和模拟仿生神经形态感受器件的功能实现。本文以粉末状的半导体材料In2S3作为沉积源材料,通过物理气相沉积的方法（Physical vapor deposition,PVD）在云母片衬底上,生长制备出结晶质量较好、微观尺度较大的二维In2S3连续薄膜。在此薄膜的基础上,通过标准光刻工艺制备了以二维In2S3作为阻变介质层材料的忆阻器件,并对器件的电气性能及仿生神经形态器件的应用进行了相应的研究。研究结果总结如下:1.成功生长制备了二维In2S3薄膜,并通过湿法转移以及标准光刻工艺构筑类场晶体管结构的基于二维阻变层材料的Au/In2S3/Au忆阻器件。测量Au/In2S3/Au忆阻器件I-V特性曲线、计算分析阻变开关比、电导调制等性能。探究栅端电压对忆阻窗口的调控作用。研究不同金属电极对忆阻特性的影响,通过不同金属电极与材料之间存在不同势垒,结合理论分析Au/In2S3/Au忆阻器件的工作机制。采用Au/In2S3/Au忆阻器件模拟大脑突触可塑性,成功模拟了兴奋性突触后电流（Excitatory post-synaptic current,EPSC）、兴奋性突触后电位（Excitatory post-synaptic potential,EPSP）、对尖峰刺激数量依赖性、权重连接强度的调制和从短期记忆（Short-term memory,STM）到长期记忆（Long-term memory,LTM）功能的转变等突触行为。2.构建了一种基于可弯曲薄云母衬底的Au/In2S3/Au忆阻器件,能够响应光电信号刺激的人工光电痛觉感受器。由于二维In2S3薄膜的构筑的忆阻器件具有电阻转变效应,拥有较好的突触可塑特性,同时器件的沟道材料二维In2S3薄膜具有良好的光响应特性,使得该器件能够同时响应电脉冲和光脉冲信号的刺激。设置特定的脉冲频率、振幅以及时间等参数的电脉冲或光脉冲信号刺激下,生物神经系统中痛觉感受器的“阈值”、“不适应”、“松弛”的主要特征以及“敏化”功能可以在基于In2S3薄膜的人工光电痛觉感受器件上实现。此项工作拓展了忆阻器件在感受器领域的应用,为搭建人工光电痛觉感受器提供有效的实例证明,也为实现可以响应多个外在刺激和多样化功能的人工光电感受器的研究提供了一种思路,有望在仿生传感器件领域中得到应用。