忆阻器自出现以来就受到了研究人员广泛的关注,有望开启神经形态计算和数据逻辑的新时代。但在忆阻器的发展过程中,在神经仿生、生物医学和可穿戴电子等领域需要器件满足小尺寸、低功耗和柔性等要求,这就对功能层材料提出了新的挑战。而二维材料作为新材料的代表,拥有光学、电子、机械等众多优点,有望解决忆阻器所面临的困扰。因此,本文基于二维材料WS₂和MoTe₂制备了不同结构的忆阻器,研究了其忆阻特性和物理开关机制,详细内容如下:首先,采用WS₂制备了Pd/WS₂/Pt结构的忆阻器,该器件具有良好的稳定性,开关速度为13 ns和14 ns,操作电流低于1μA并且开关能量达到飞焦量级,展现了优异的低功耗特性。此外,该器件还成功的模拟了尖峰时间依赖可塑性和双脉冲易化等生物突触功能。重要的是,本文提出了硫空位和钨空位的产生以及电子在空位之间的跳跃传输是导致器件电导变化的主要物理机制,并且通过密度泛函理论的计算,表明硫空位和钨空位形成的缺陷态处于深能级,可以防止电荷泄漏,因此有利于此器件在低功耗神经形态计算领域的应用。其次,使用MoTe₂制备了Pd/MoTe₂/Pt结构的器件,该器件具有超过6.4×10⁴ s的保持时间和重复性高达100个周期的I-V曲线,开启电压集中在0.28 V到0.33 V之间,关闭电压集中在-0.12 V到-0.16 V之间,展现了优异的存储性能。在此基础上使用柔性衬底PET制备了Pd/MoTe₂/Pd/PET结构的器件,发现器件仍然具有优异的存储性能,并且器件的弯曲半径达到3 mm、弯曲次数在5000次以上,说明器件在柔性可穿戴电子领域具有巨大的应用潜力。最后,采用MoTe₂和HfO₂相结合制备了Pd/HfO₂/MoTe₂/Pd/PET结构的忆阻器。该器件具有缓变的I-V特性、微安量级的操作电流、稳定的存储性能,并且能够实现双向的电导调控。重要的是,在经过一系列的弯曲操作后,器件的电导仍能进行调控,并且模拟了PPF、STDP等生物突触功能。此外,通过X射线光电子能谱分析发现,在电场作用下,HfO₂薄膜产生更多的氧空位并且MoTe₂由2H相转变为高导电的1 T′相。因此,提出了电子在氧空位之间的跃迁和MoTe₂中的相变是导致器件电导变化的主要原因。这项研究表明,二维材料和氧化物的结合提供了一个实现柔性、低功耗忆阻器的平台,推动了可穿戴人工神经形态系统的发展。