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本文基于我实验室已建立的模拟电荷俘获型非挥发存储器特性的模拟方法，进行了进一步的开发应用。电荷俘获型非挥发存储器近年来受到极大的关注也得到了快速的发展，很多研究开始从器件的新型结构以及新的存储方法着手，来改善器件的编程、擦除和保持特性。本文中采用的模拟方法，涵盖了电荷俘获型非挥发存储器中所存在的物理模型，包括发生在各栅绝缘层之间的隧穿模型和发生在俘获层中的俘获/反俘获模型。在这些物理模型基础上，综合分析了器件采用多层叠栅结构、采用不同栅绝缘层材料以及采用纳米晶存储方法时，在不同栅压、不同栅绝缘层厚度、不同能级深度以及不同环境温度等条件下，器件中各物理机制的影响和器件的整体特性。 本文的主要工作包括: 1、电荷俘获型非挥发存储器件中物理机制的分析。其中，发生在栅绝缘层之间的物理机制包括:热发射模型、直接隧穿/FN隧穿、陷阱辅助隧穿(TAT);发生在电荷俘获层中的物理机制包括:俘获模型、复合模型、热激发模型、Poole-Frenkel模型和热辅助隧穿模型。另外，针对纳米晶存储等新型CTM的需求进行了改进，为模拟程序添加了库伦阻塞和量子制约机制。 2、基于纳米晶存储机制的电荷俘获型非挥发存储器件的特性分析。纳米晶存储所带来的更快的编程、擦除速度以及更好的保持特性，使它受到越来越多的研究。本文首先与实验数据进行了拟合，并模拟分析了采用Si纳米晶存储情况下，不同隧穿氧化层厚度、不同纳米晶颗粒尺寸、不同电荷存储分布形式以及不同外界条件下所带来的器件特性的改变，另外还有库伦阻塞和量子制约效应在纳米晶存储机制中产生的影响。 3、采用叠层结构作为器件隧穿氧化层以及采用不同材料作为电荷俘获层所带来的器件特性的改变。本文模拟分析了采用SiO2/HfO2叠层作为器件的隧穿氧化层所带来的器件编程、擦除及保持特性的改善，并与只用SiO2情况下的结果进行了对比;同时计算了采用高k材料作为电荷俘获层，相对采用传统材料Si3N4所产生的器件特性的不同。