作为一种新型的半导体器件,忆阻器是一种通过控制电流变化来改变其阻值进而实现数据存储的功能器件,因其能够实现多级存储和类脑神经突触的学习而备受关注。尽管已经提出了几种新兴的存储技术,但是由于它们存在性能较差,高温稳定性较差和在一般环境条件下易被氧化进而导致开关电压具有弥散性以及调控参数的不稳定性等缺点,因此它们仍然面临诸多困难。而在本文所研究的铁电薄膜忆阻器中通过铁电畴的定向极化调节势垒变化进而对其阻值进行调控从而实现了可控性。首先我们探究了硅（Si）基传统铁电材料钛酸钡（Ba TiO3,BTO）薄膜忆阻器的多态存储及其神经调控并可以实现代数计算;其次研究了Si基新兴铁电材料铪锆氧(Hf0.5Zr0.5O2,HZO)薄膜忆阻器,并实现对突触的可塑性调节;最后探究了基于铁酸铋（Bi FeO3,BFO）铁电材料的柔性忆阻器以解决当前基于有机物的柔性存储器和基于简单金属氧化物的存储器中存在的紧迫瓶颈问题。其主要内容如下:一.硅基BTO铁电薄膜忆阻器的多态存储及其神经调控并实现代数计算。在此项工作中我们研究了BTO/La0.67Sr0.33MnO3（LSMO）/Sr TiO3（STO）/Si异质结的忆阻器。透射电子显微镜（Transmission Electron Microscope,TEM）测试凸显出了忆阻器优良的微观结构,压电响应力显微镜（Piezoelectric Response Force Microscope,PFM）测试了器件的铁电极化特性。通过电学测试,忆阻器能够实现多态存储的功能。不仅如此,器件还能在不同参数脉冲下实现稳定调控。进一步探究,忆阻器实现了四则运算显示出了优良的代数计算能力。在仿突触方面,忆阻器可以实现神经突触学习尖峰时序依赖的可塑性（Spike-Timing Dependent Plasticity,STDP）的功能。结果证明,基于硅的铁电忆阻器是非常有希望成为未来非易失性存储器的候选者。二.基于HZO薄膜的铁电忆阻器,兼具忆阻功能和神经形态功能。在本项工作中,我们在Si衬底上制造了基于HZO铁电薄膜的忆阻器,据调查HZO在HfxZr1-xOy系列薄膜中铁电性表现最强。通过对器件的电学性能测试可以得到忆阻器典型的电流-电压（Current-Voltage,I-V）曲线,器件的高低电阻比ROFF/RON可达104。此外,我们还研究了不同参数的脉冲序列调制对器件电导的影响,并对器件仿神经突触学习行为进行了研究探讨。上述研究结果为开发具有类神经突触行为的铁电忆阻器奠定了一定基础。三.基于单晶BFO薄膜的柔性人工突触。在本章中,我们研究了一种基于铁电隧道结（Ferroelectric Tunnel Junction,FTJ）的柔性人工突触,该人工突触利用独立的单晶BFO薄膜作为功能层。基于铁电隧道结的柔性人工突触可以将在高温下刚性基材上生长的无机钙钛矿薄膜的优异性能与柔性衬底的柔韧性能相结合。该项目研究了柔性衬底上的无机钙钛矿铁电薄膜忆阻器,作为神经形态计算系统的关键功能元素,探索了它们的忆阻性能和类脑神经的突触学习性能。此外,独立式隧道结在平坦和弯曲状态下均表现出出色的可塑性学习特性,因此可潜在地用作未来神经形态计算的人工柔性电子突触。