信息技术的发展要求计算机具有更高的信息存储和处理能力,而随着半导体工艺已经逼近物理极限,摩尔定律已经逐渐失效。在这种情况下,人们急需开发具有全新原理的新一代信息功能器件,满足未来信息技术对于高密度、低能耗、非易失性等方面的要求。现代计算机普遍采用运算器和存储器分离的冯·诺依曼架构,数据在运算器和存储器之间的传输成为限制计算机性能的瓶颈（称为冯·诺依曼瓶颈）。因此,为突破现有计算机的发展瓶颈,一种将运算器与存储器结合（logic in memory）的非冯·诺依曼架构被提出来,这其中发展具有存储能力的非易失性逻辑器件成为关键问题。此外,人类大脑具有低功率、高效率的特点,受此启发,发展人工神经突触器件和类神经网络,将对实现类脑计算技术具有重要的意义。在本论文中,我们在一种基于磁电耦合效应的新器件——忆耦器——的基础上,来探究其在非易失性存储器、布尔逻辑器件及类神经突触器件中的应用。主要研究成果如下:1.研究了基于忆耦器的非易失性存储器。制备了忆耦器PMN-PT/TerfenolD,并研究了外磁场和电极化方向对忆耦器磁电耦合系数的调控。发现当外磁场不变时,翻转忆耦器电极化的方向,其磁电耦合系数发生反号,并且磁电耦合系数能够长时间的保持。对忆耦器反复施加正负电压脉冲,忆耦器的磁电耦合系数也随之反复变化。此外,当我们通过施加合适的电压脉冲时,可以将忆耦器的电极化部分翻转,此时,其磁电耦合系数也处于中间某一状态,并且该状态也能长时间保持。最终,通过选择合适的电场在忆耦器中实现了4态和8态的连续变化,从而实现了基于忆耦器的非易失性存储器和非易失性的多态存储。2.研究了基于忆耦器的布尔逻辑器件。制备了忆耦器Ni/PMN-PT/Ni,并通过选择合适的逻辑运算操控方法,实现了两个通用逻辑门——NAND和NOR。此外,制备了忆耦器FeGa/PMN-PT/FeGa,并通过控制忆耦器的初始值、器件两端的电场和读取信号的相位等四个变量,在单个忆耦器中实现了所有16个布尔逻辑的运算。3.研究了基于忆耦器的类神经突触器件。在忆耦器Ni/PMN-PT/Ni中,通过施加连续的脉冲电压,实现了突触可塑性中的长程增强和长程抑制过程,并且采用特殊设计的电压脉冲序列,在忆耦器中实现了脉冲时间依赖的可塑性（STDP）。基于上述结果,我们模拟了忆耦器阵列来验证基于忆耦器的神经网络的学习行为。