近几十年来,便携移动电子产品在人们日常生活中的应用越来越广泛,在这些产品之中,Flash存储发挥着极其重要的作用。未来Flash存储技术的发展要求可以概括为如下几点：储存容量更大,读写速度更快,操作功耗更小,数据保持时间更长。自从Flash存储的概念被提出以后,Flash存储一直在非易失性半导体存储器市场上处于主导地位,现在已经占据了非易失性半导体存储器近90%以上的市场。尽管Flash存储器在商业上的应用已经取得了巨大的成功,浮栅型Flash存储技术,随着特征尺寸的不断缩小,目前主流的浮栅存储器随着工艺技术的拓展遇到了严重技术瓶颈,无法满足当今信息技术快速发展对高密度存储的要求。同时对速度、功耗、可靠性等一系列的存储性能也提出了更高要求。目前对于下一代非挥发性半导体存储器技术的研发,主要有两种趋势,一种是尽可能将目前的技术水平向更高技术推进。另一个趋势就是在技术达到物理极限后,采用完全不同的新存储原理和新技术。本文制备了一种新型纳米晶电荷俘获存储器,并系统研究了其存储特性。本文主要的研究结果如下：1.制备TiO2与Al2O3物质的量的比为1：2的陶瓷靶材,初步研究了由PLD法制备的Ti0.2Al0.8Ox薄膜的热稳定性。XRD测试显示Ti0.2Al0.8Ox薄膜在800℃快速退火后薄膜保持非晶状态；经过900℃氮气氛围下退火3分钟后,除了来自Si衬底的(100)衍射峰,在衍射角2θ为44.3°处出现了较弱的立方相TiAl2O5的(040)结晶峰,这表明在此温度下薄膜已经开始结晶,析出TiAl2O5纳米晶。2.用ALD和PLD方法制备了TiAl2O5纳米晶电荷俘获存储器,研究了存储器的C-V特性,得到2.3 V的存储窗口,并算得存储在TiAl2O5纳米晶的电荷密度大约为1×1013/cm2。研究了TiAl2O5纳米晶电荷俘获存储器的数据保持特性,绘制平带电压随时间的变化曲线,存储器可以同时拥有高速“擦除”和“写入”速度以及长达10年甚至更久的器件失效时间。3.为了进一步研究TiAl2O5纳米晶电荷俘获存储器的工作机制,我们对存储器进行了微结构表征,高分辨率TEM图像表明存储器衬底、隧穿层、俘获层、阻挡层各界面平滑清晰,TiAl2O5纳米晶在Ti0.2A1080x薄膜中析出。通过测量XPS的价带谱和O 1s的能量损失谱,我们绘制了存储器件的能带图,对存储器的工作机制进行了更深刻的分析。