忆阻器测试方案设计及选择介绍如下：

测试方案设计

直流特性测试：通过施加不同极性和大小的电压（电流）激励，观察忆阻器电阻的变化，其直流I-V特性曲线能直接反映设备在不同电压（电流）激励下的电阻值变化，是研究忆阻器电学特性的重要手段。通过该测试曲线，可初步研究忆阻器的电阻切换特性及阈值电压/电流特性，并观察其I-V、R-V等特征曲线。

交流特性测试：由于理想忆阻器的电阻值随通过的电荷量变化，传统的直流I-V扫描使用阶梯信号进行输出测试，其得到的I-V曲线不能真实反映忆阻器特性。因此，交流特性测试对于深入理解忆阻器的行为至关重要，可采用小交流信号叠加在直流偏置上的方式，在保证交流信号处于良好的线性近似区域内且不会导致电阻切换的前提下，探测电容、电感和扩散等现象，从而更好地理解忆阻器的内部工作机制。

脉冲特性及保持性测试：脉冲特性测试包括对测试样品的多阻态特性、阻态切换速率和切换幅度以及阻态切换耐久性等性能测试。多阻态特性表征了忆阻器在不同工作模式下的多阻态特性，直接反映了忆阻器的非线性电阻特性；阻态切换速率和切换幅度则表示了在不同阻态间切换忆阻器的难易程度；阻态切换耐久性通过选择合适的脉冲，测量忆阻器在脉冲作用下阻态来回切换的次数，反映了器件的阻态切换稳定性。

仪器选择

高精度数字源表（SMU）：是忆阻器测试的基础仪器，其精度高于普通电流表和电压表，在测试弱电压和小电流信号时具有极高的灵敏度。可用于产生电压或电流扫描测试信号，并实时测试样品对应的电流或电压反馈值，结合专用测试软件，可实时输出直流或脉冲I-V特性曲线。

探针台：用于对微小尺寸的忆阻器样品进行精确的电气接触，确保在测试过程中能够稳定、准确地与样品连接，适用于不同尺寸和结构的忆阻器。

低频信号发生器：用于产生低频测试信号，适用于交流特性测试。

示波器：用于观察和记录测试过程中的电压和电流波形，在脉冲测试和交流特性测试中，实时监测信号的变化。

任意波形发生器（AWG）：用于生成复杂的脉冲序列和波形，适用于高速脉冲性能测试，能够模拟不同的神经刺激信号，研究忆阻器的神经形态特性。

频率响应分析仪：用于分析忆阻器在不同频率下的响应特性，有助于评估忆阻器的交流特性。

脉冲放大器：用于放大脉冲信号，确保脉冲信号有足够的强度来驱动忆阻器，在脉冲测试中，确保信号的稳定性和可靠性。

偏置桥：用于提供稳定的偏置电压或电流，在测试过程中保持稳定的偏置条件，确保测试结果的准确性。

第三方跨阻放大器（TIA）：用于将电流信号转换为电压信号，提高测量精度，在低电流测量时，提高信号的可测量性。

定制软件：用于自动化测试流程，数据分析和结果记录，提高测试效率，确保测试结果的一致性和可重复性。

测试标准

目前，忆阻器的测试标准仍在不断发展和完善中。不同的研究机构和企业可能会根据自身的需求和应用场景制定特定的测试标准。然而，一些基本的测试参数和方法，如直流I-V特性、脉冲特性、交流特性、保持性和耐久性等，已成为评估忆阻器性能的通用指标。

测试流程

样品准备：首先对样品进行标准的直流测试，确保其稳定性，排除不稳定或易变的样品。对于需要形成步骤的忆阻器，通过施加大偏压或发送大量连续小脉冲进行电形成，然后再次测量I-V曲线，确保在非破坏性切换范围内能够进行切换，并确定非侵入性测试电压。

测量协议：主要采用频率扫描的方式进行测量。使用能够输出数据为交流正弦输入引起的幅度和相位角差的设备进行测试。在频率扫描模式下，输出通常是伯德图，通过重复测量，可以确认设备的稳定性，并了解测量过程中可能出现的问题。在初始测量后，使用电压扫描强制设备内部发生切换事件，然后再次进行频率扫描，以确定切换如何影响设备在测试频率带内的行为。