忆阻器作为新兴的基础信息器件,在非易失性高密度存储、类脑神经形态计算、可重构逻辑运算等领域具有广泛的应用前景,受到学术界和工业界广泛关注。通过调控忆阻器中金属导电通道的稳定性,可以实现非易失性记忆开关和易失性阈值开关行为,前者可以作为嵌入式存储器、非易失逻辑功能的物理基础,而后者则可应用于构建选通管、人工神经元、随机数产生器等。本文系统研究了Cu导电通道型忆阻器的非易失性记忆开关和易失性阈值开关特性及其调控。研制出高性能Cu/GeTe/TiN非易失器件,通过采用Cu_xTe_1-x金属合金电极和Ta金属阻挡层,成功实现了阈值开关特性,探索了两类开关特性的共性物理机制,并探讨了其应用前景。主要研究结果概述如下:（1）记忆开关方面,采用薄膜沉积、光刻、刻蚀等微纳工艺制备了纳米尺寸的通孔型Cu/GeTe/TiN忆阻器件,器件具有开关速度快（<60 ns）、低操作电压（<2 V）、低功耗（<10 pJ）、高耐久性（>10⁴次）和良好保持特性（>10⁴ s@85 ^oC）。通过I-V曲线拟合、面积依赖性及温度特性等研究分析,提出低阻态为Cu金属导电丝传导机制,注入电子在相邻的Cu原子或团簇之间跳跃传导,而高阻态为肖特基传导机制。提出Cu/GeTe/TiN忆阻器高阻态存在Cu/Gap/Cu势垒结构,表明锥形Cu金属导电丝从TiN电极往Cu电极处生长。利用反向串联结构的Cu/GeTe/TiN忆阻器,实验实现了可重构的非易失IMP/NOT和OR/COPY逻辑功能,器件在低功耗存算一体技术方面具有应用潜力。（2）阈值开关方面,提出了两种方法控制Cu离子在GeTe中的输运行为,调控器件的阈值开关行为。首先采用Cu_xTe_1-x金属合金作为上电极,有效控制了注入GeTe功能层中Cu离子的含量,在Cu_0.12Te/GeTe/TiN器件中成功获得了易失性阈值开关行为。其次,研究了Ta金属阻挡层厚度对Cu/Ta/GeTe/TiN器件电阻开关行为的影响。其中,Cu/Ta（4 nm）/GeTe/TiN器件具有稳定的阈值开关特性,但随着限制电流的增大,Cu离子进入功能层中数量增多,导电丝自发断裂的几率减小,器件出现非易失性记忆开关行为的概率增大。随着Ta厚度的增加（6 nm、10 nm）,器件出现反常的记忆开关特性,可以认为是Ta发生电化学反应,直接参与了电阻开关过程。