在信息社会飞速发展的大背景下,主流的冯·诺依曼计算系统存在着功耗与计算效率的瓶颈,制约着以海量数据为中心的人工智能的发展。遵从人脑工作模式的神经形态计算有望突破这一瓶颈,从结构上构建具有低功耗、高能效的存算一体系统。忆阻器被认为是神经形态器件中最具竞争力的候选之一,然而以金属导电细丝为主导的氧化物忆阻器其内在的局限性制约了器件的进一步发展。本文针对氧化物忆阻器开关阻态具有离散性、开启电压相对较高的问题,将新型二维材料MXene引入SiO2器件中,完成了以下工作:（1）首先对MXene（Ti3C2Tx）进行了调研以探究MXene与SiO2忆阻器在材料与工艺上的兼容性,并对其进行了SEM、XRD、FT-IR等物理表征分析;此外,通过旋涂法制备了厚度约为50 nm的MXene层,并将其引入忆阻器的制备工艺中。（2）采用磁控溅射结合旋涂的方式制备了单一结构的Cu/MXene/SiO2/W与Cu/SiO2/W器件并进行了多项电学特性的测试,通过对比器件特性的差异探究MXene的引入对器件性能的影响;与SiO2器件相比,基于MXene/SiO2的器件表现出更好的稳定性、均一性和数据保持能力,并具有稳定的多阻态;随后通过第一性原理的计算以及Cu细丝生长动力学的分析探讨了器件的导通机理;最后,通过直流和脉冲刺激在开关过程中均实现了具有较好线性度的电导调制。（3）为了实现更低的功耗,进一步制备了阵列结构的Ti N/Ag/MXene/SiO2/Pt器件,该器件在1 n A限流下表现出易失性,并具有0.06 n W的超低开启功耗,其易失性可与生物突触的短时程可塑性对应;在大于100μA的限流下,器件表现出良好的非易失特性,具有大于10~3的开关窗口、超过10~4 s的保持时间以及低于0.2 V的开启电压,可与生物突触的长时程可塑性对应;其次,根据不同限流下导电细丝形态对于器件特性的影响分析了易失性与非易失性共存的原因;最后,通过调节所施加脉冲刺激的参数在器件中实现了较好的电导调制和频率依赖可塑性,并模拟了生物突触的短时程可塑性（包括PPF、PPD、短时增强到抑制的转变）、长时程可塑性（包括STDP）以及记忆增强的训练过程。