随着信息交互频率的增加和人工智能时代的来临,数据的存储与运算需要一个更为高效、快速的方法。忆阻器在兼具存储与计算于一体的同时,其高速、低功耗、高密度、与传统CMOS兼容等特点有望成为下一代存储器件,以及在逻辑运算与人工突触器件等应用方面大放异彩。HfOx忆阻器因其优异的阻变性能在神经网络计算中作为类突触器件广泛研究。理想的人工突触器件需要模拟阻变行为线性度高、一致性好、阻变窗口大等方面的优势。因此在基于HfOx忆阻器不同阻变机制提高阻值变化的线性度与一致性的同时增大模拟阻变的窗口具有重大的研究意义。本文从尺寸效应调控和同质结界面调控两种调控手段出发,探究了反应溅射HfOx忆阻器在两种方法下的氧空位分布与导电丝演化机制,通过尺寸匹配、薄膜成分匹配与厚度匹配进一步提高器件的模拟特性,为神经形态计算的应用奠定了器件基础。本文主要研究内容如下:（1）基于尺寸效应调控的HfOx忆阻器的模拟阻变行为研究。以同一制备工艺、同一厚度的、具有一定薄膜缺陷的HfOx薄膜为阻变功能层,通过改变器件尺寸的大小,研究尺寸效应对于薄膜阻变性能的影响,通过导电机制的分析选取出合适的、具有模拟阻变性能潜力的器件尺寸,并进一步对该尺寸下对器件的直流模拟行为与脉冲模拟行为进行表征,阐明尺寸效应调控机制对于器件模拟阻变性能的提升。（2）基于同质结界面效应调控的HfOx忆阻器的模拟阻变行为研究。通过在氧空位含量较高的HfOx薄膜上施加一定厚度接近标准化学计量比的HfOy层,形成同质结器件结构。并与单层器件阻变性能进行对比,表明同质结器件的在直流模式下连续阻变行为更加优异,同时实现了更大的渐变窗口。并进一步通过脉冲序列下实现了高速、大窗口、高一致性的阻值渐变行为。通过分析器件结构与阻变行为,提出了主、次导电丝交换模拟阻变模型,阐明同质结界面调控对于器件模拟阻变性能的提升。