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本文根据隧穿层能带工程提出的“可变氧化层厚度”的概念，设计了SiO2/HfO2/A2lO3叠层作为纳米晶MOS电容的隧穿层。利用金属层夹在隧穿层和控制层中间再进行退火处理会限制原子流动的特性来形成Co纳米晶。SiO2/HfO2/A2lO3/Co纳米晶/Al2O3构成的MOS电容在1 MHz频率±7 V的扫描电压范围下净C-V滞回窗口能够达到1.98 V；其平带电压随着编程和擦除电压的增大分别向正方向和负方向漂移，直到出现饱和。这种现象可由库仑阻塞效应引起的库仑充电能来解释。从编程和擦除操作对应的能带示意图上可以看出，不同偏置电压下电荷对应的能量势垒不同，即有效隧穿电学厚度是可变的，从而导致了电荷隧穿机制的不同。