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论文叙述了半导体存储器的发展现状，对非挥发性半导体存储器及其工作模式等作了重点阐述。多晶硅薄膜浮栅存储器是目前应用最为广泛，技术最为成熟的非挥发半导体存储器，但随着器件特征尺寸的不断缩小，连续浮栅结构中存储的电荷将会通过超薄隧穿氧化层的缺陷泄漏，导致器件的存储特性退化。纳米晶浮栅存储器件由于其可避免所存储电荷从超薄隧穿氧化层中的缺陷发生级联泄漏，仍能保持原有的工作模式，且具有抵压擦写及增强的耐久性等优点，已被认为将成为继多晶硅薄膜浮栅存储器之后的下一代非挥发浮栅存储器。
论文工作研究了金属纳米晶浮栅存储介质的制备及其存储特性。我们利用单相相转移法合成了胶体金纳米粒子。随后，利用异种电荷之间的静电相互吸引作用，我们将胶体金颗粒组装成二维有序阵列，并在此基础上制备了金纳米晶浮栅存储结构，其C-V曲线存在约2V的逆时针迟滞窗口。
我们利用电子束蒸发的方法制备了1.8nm～50nm不同厚度的Ni薄膜，然后经过快速热退火处理得到了金属Ni的纳米晶。XRD结果显示原始淀积的Ni薄膜为非晶态，经1000℃快速热退火后形成了晶态的纳米颗粒。SEM结果表明，经过快速热退火处理后形成的纳米晶的粒径与薄膜初始厚度有一定的关系，纳米晶的粒径大致是薄膜初始厚度的2～3倍，并且薄膜初始厚度越小，RTA后形成的纳米晶的粒径越小，密度越大。在以上基础上，我们制备了两种尺寸(薄膜初始厚度为1.8nm和6nm)的镍纳米晶浮栅MOS电容结构，研究了其存储特性。大尺寸(6.0nm)的镍纳米晶浮栅MOS电容结构的C-V曲线存在约1.2V的逆时针迟滞窗口，而小尺寸(1.8nm)的镍纳米晶浮栅MOS电容结构的C-V曲线存在约2.6V的逆时针迟滞窗口，这说明Ni纳米晶的密度越大，其存储性能越好。我们还研究了小尺寸镍纳米晶浮栅MOS电容结构在不同扫描电压范围下的C-V特性，说明平带电压的偏移量随着扫描电压范围的变化而变化。小尺寸镍纳米晶浮栅MOS电容结构的C-t曲线结果表明器件对空穴具有104秒以上的存储时间，而对电子的存储时间少于104秒。