得益于神经网络高度并行的网络结构以及其事件触发的计算模式,人脑可以以更小的空间、时间代价以及更低的功耗代价在某些复杂任务中获得比传统计算机更好的表现。为了模拟生物大脑这一高度并行化的结构特点,如何制备、优化以及集成拥有生物突触、神经元功能的电子器件成为近年来的研究热点与重点。本文的主要内容将围绕忆阻突触器件展开,首先通过忆阻器的制备过程介绍常见的工艺设备和流程,通过对器件的电学性能进行测试提出一种优化忆阻器在人工神经网络应用中存在的性能指标不达标问题的解决方法,最后通过仿真工作探究不同器件参数对人工神经网络的影响。本文首先介绍人工突触的研究背景及意义,并介绍生物突触的基本特性,同时探究人工突触应该具备的一些理想特性。通过对国内外研究人员在相变存储器、忆阻器以及新型场效应晶体管等人工突触方向上的研究进展的介绍,总结现在人工突触器件已经具备的一些特性。其次,本文以忆阻器的制备流程为例介绍在制备人工突触过程中所使用的基本实验仪器和方法。通过对实验所制备的忆阻器件的电流性能进行测试,本文还对不同机理的忆阻器件进行了介绍,并探究基于不同机理的忆阻器之间性能的异同点。同时本文对实际忆阻器件测试过程中存在的非理想因子进行讨论,并提出优化器件性能的波形设计方案。测试结果表明本文提出的方案可以有效改善忆阻器件在脉冲测试过程中存在的电导非线性变化的非理想特性。此外,本文还对两种器件异变造成的影响进行了分析。最后本文还通过仿真工作探究不同的非线性度在单层人工神经网络应用于人脸识别时对网络识别率以及学习速率的影响,从而进一步验证本文所提优化方案的可行性。