本文中建立了模拟电荷俘获型非挥发存储器件性能的自洽的模拟方法，并且应用建立的模拟方法开发了用于模拟电荷俘获型非挥发存储器器件性能的模拟器。使用该模拟器研究了各种器件结构、工艺条件和物理参数对器件性能的影响。模拟的器件结构包括BE-SONOS、Hemi-sphereTANOS器件以及各种膜厚的存储器，系统的研究了局部积累电荷，陷阱辅助隧穿机制，载流子俘获、激发和发射机制，介质中电荷复合机制和包含弛豫的传输机制等各种影响存储器性能的物理机制对器件性能的影响。提出了针对器件性优化的方法。此外并利用标准的CMOS工艺进行了SONOS器件的制备并对器件的性能进行了测试分析。 本文的主要工作包括： 1.建立了模拟电荷俘获型非挥发存储器件性能的自洽的模拟方法。在该模拟方法中包含了全面描述CTM器件工作机制的物理模型。 2.利用建立的模拟方法开发了用于电荷俘获型非挥发存储器器件性能模拟的模拟器。本文主要使用该模拟器研究了各种器件结构、工艺条件和物理参数对器件性能的影响。 3.建立了电荷俘获型非挥发存储器件中多种物理机制的模型及模拟方法，并针对多种物理机制对器件性能的影响进行的深入研究，具体包括：(1).陷阱辅助隧穿机制对器件写入、擦除和保持特性的影响。结果表明，隧穿的载流子可以通过氧化层中陷阱的辅助更加容易的隧穿通过氧化层，从而影响隧穿电流。(2).建立了计算势垒附近积累的自由电荷的方法并且研究了其对器件性能的影响。(3)。研究了介质中各种陷阱电荷的激发和发射机制对器件性能的影响。由于陷阱电荷可以通过多种机制脱离陷阱态，研究各种逃逸机制对器件的工艺和结构设计和，优化器件在各种工作状态、环境下的性能有重要意义。(4).研究了器件中载流子复合机制对器件写入和擦除特性的影响。 4.完成了对新型电荷俘获型非挥发存储器的性能模拟，包括BE-SONOS和Hemi-sphereTANOS器件。复合的隧穿氧化层结构可以获得比单层隧穿氧化层更快的写入和擦除速度，同时可以保持和传统器件结构相近的保持性能；多栅或者环栅结构也是存储器可能的发展方向之一。因此研究BE.SONOS器件和Hemi-sphereTANOS器件对设计高性能存储器件有重要意义。 5.使用标准的CMOS工艺制备了SONOS器件并且进行的电学特性的测试和TEM，SEM的测量，并利用模拟器对器件的物理参数进行了提取和分析，进行了模拟结果同实验数据的拟合。