信息时代的快速发展使得电子产品逐渐普及,激活了庞大的存储器产品市场,进而推动了半导体技术的不断革新,将半导体技术节点继续向前推进。但是技术节点的推进导致传统的Flash存储器的制造遇到了阻碍。传统存储器继续按等比例缩小已经不能保证信息的正确存储,所以发展下一代存储器已是当务之急。基于传统的Flash存储器改进而来的电荷俘获存储器(CTM)由于运用离散陷阱存储电荷,保证了电荷间的彼此绝缘,避免了电荷的一次性泄漏,并且能够继续按照等比例要求缩小器件尺寸,因此得到了广泛的研究。目前,CTM器件的结构发展已经比较成熟,所以大部分的研究都是集中在材料方面,本文使用TANOS(TaN/Al2O3/Si3N4/SiO2/Si)结构对CTM器件的一些性质进行了研究,其中,TaN为控制栅,Al2O3为阻挡层,Si3N4为电荷存储层,SiO2为隧穿层,Si为衬底。在本文中,基于第一性原理方法,并借助于VASP计算软件,对Si3N4材料的本征缺陷以及Al2O3/S13N4界面进行了相关研究。全文共有五部分组成,现分别概述如下：第一部分为绪论。首先对信息记录的历史方式做了一个简单的介绍,并由此引出信息存储和存储器技术,然后陈述了为何要发展CTM器件,并介绍了CTM器件现在的发展状况。第二部分为CTM概述和本文的研究方法介绍。在本部分,对CTM器件的结构演变和工作原理做了重点介绍,然后对组成器件的各种材料进行了分析选择,最后阐述了本文计算模拟和模型搭建部分所使用的方法和软件,并对本章内容做了总结。第三部分为Si3N4本征缺陷存储特性研究。在这一部分首先通过形成能计算选取了Si3N4材料的5个主要的本征缺陷,然后分别运用能带、态密度、bader电荷三种手段对这五种缺陷进行了对比分析,最后得出SiN2的电荷存储特性最好。第四部分为Si3N4/Al2O3界面性质研究。在这部分详述了界面的构造过程,并对其进行结构优化。通过设置两种不同的优化方案得出完全放开优化是最合理的结够优化方法。然后使用电子态密度计算研究了O掺杂对界面特性的影响,得出O掺杂可以减少界面态,从而改善器件的电荷保持特性。最后还对界面体系的电荷分布进行了计算,得出在Si3N4/Al2O3界面体系的优化过程中,界面的O原子会减少,出现0缺失现象。第五部分为全文总结和未来展望。在这一部分中,对本文的工作做了简要概括,并对未来研究工作提出了几点建设性的意见。