由于信息时代的来临,人们在人工智能、大数据以及物联网等领域急需更高性能、更低能耗的计算系统,而传统的冯·诺依曼体系架构在信息处理和存储方面存在缺陷。研究者把目光转向了神经拟态计算,即通过模拟自然界中最高效的计算系统——人脑来极大地提升计算机的计算效率并实现智能化,例如自主学习和思维能力等。而要实现神经拟态计算这一伟大构想,我们的首要目标便是要制备出能在结构以及功能上模拟生物突触的新型器件——即类突触器件。自从神经拟态计算这一概念被提出,类突触器件已经取得一定发展,但是仍面临带宽不足以及信号串扰等问题。而通过引入光学信号,光电类突触器件可以有效解决以上问题。MoS₂和GaSe等作为光电性能优异的二维半导体材料,一直以来被广泛应用于光电探测领域。本文首先通过制备MoS₂/GaSe异质结并施加特定序列的激光信号,使器件成功模拟了部分生物突触行为。对基于MoS₂/GaSe异质结的背栅型光电类突触器件上同时再施加电脉冲信号实现了光电耦合刺激下器件对生物突触功能模拟,拓展了器件的应用场景范围和对复杂生物突触功能的模拟能力。主要研究内容如下:（1）通过机械剥离、无掩模激光直写光刻、溶液刻蚀等方法,制备了ITO/MOS₂/GaSe/ITO光栅型光电类突触器件,使用拉曼、原子力显微镜等对其进行表征,验证了异质结的成功堆叠。通过实验室设计搭建的测试体系,首先研究了器件的伏安特性及其光电响应,相对于单一二维材料,ITO/MoS₂/GaSe/ITO异质结的光电流则提升了2至3个数量级并呈现整流特性,其中正向导通电压约为0.4V。这是由于在光照下,由价带顶激发的电子以及对应的空穴,在源漏电场作用下,越过降低的势垒形成更大的光电流。随后通过施加激光脉冲信号,得到突触后兴奋电流（EPSC）,其中在功率5 mW、持续时间1 s的520 nm激光下,得到EPSC的上升沿时间为33 ms,弛豫时间为20 ms,相比于现有多数类突触器件更符合实际电路应用的速度要求。通过改变相应脉冲参数研究了EPSC与刺激信号波长、强度、持续时间、频率的关系。其中在405 nm,450 nm,520 nm,635 nm,808 nm激光下,器件均有稳定、数值约为60 nA的光电流产生,使得在进行突触功能模拟时可以得到稳定的EPSC,并且验证了器件具有较大的工作带宽。随波长增加光电流逐渐减小,这与MoS₂和GaSe的光吸收度随波长增加而减小有关。随着激光的强度、持续时间以及频率增加,光电流也逐渐增大,并逐步趋于饱和,基于光电导理论的解释,这是由光生载流子对的数量随以上参数提升而逐步增加,并且逐步与同时增大的复合速率相互抵消而导致,这也符合生物突触中EPSC对于外界刺激信号的对应变化情况,使器件能够更加真实地模拟更多生物突触功能。更进一步地,实现了器件对于生物突触中滤波特性、长时程突触可塑性（LTP）和双脉冲易化（PPF）等的模拟。相比于现有类突触器件,具有更宽的信号带宽,更快的响应速度以及避免了电学信号之间的串扰。（2）通过机械剥离、光刻工艺、磁控溅射等方法,在SiO₂基底上制备了基于MoS₂/GaSe范德华异质结的背栅型光电类突触器件,源漏电极采用金。通过在背栅上施加电刺激脉冲信号,同时辅以激光照射,实现了器件对于生物突触中高通滤波特性、随着脉冲数量从2增加到10以及脉冲间隔从5 ms减小至0.2 ms实现STP向LTP的转变,以及双脉冲易化等功能的模拟。并对器件工作机理进行分析,其中当背栅上施加正/负5 V偏压时,引起SiO₂与MoS₂接触界面处MoS₂能带向上/下弯曲,并造成空穴的堆积/耗尽,进而造成源漏电流增大/减小。通过同时施加光电脉冲刺激信号,模拟了非对称性的突触尖峰时序可塑性（STDP）。本部分研究表明,通过增加栅极数量并且施加光电耦合信号,优化了器件只能使用单一光输入信号的缺陷,其中光电耦合的混合输入模式更符合生物突触的实际情况,并能够实现更加复杂的突出行为,例如STDP等。