随着对存储要求的增加，非挥发性存储器的市场增长速度非常快，尤其是闪存存储器，因此闪存存储器的发展越来越受大家的关注。SONOS存储器可避免悬浮栅存储器的缺点如耦合率显著降低、浮栅干扰严重、工作电压偏高和漏电严重等，且具有工艺简单、操作速度快、保持时间长、存储密度高等特点，是未来存储器发展的方向。因此改善其性能参数成为目前研究的热点之一。本文是以SONOS存储器为研究对象，通过采用高k存储层材料和不同淀积后退火工艺来研究存储器的特性，并建立电荷保持特性模型，分析存储层陷阱空间分布。本文采用了反应溅射法制备了LaTiON和HfLaON作为存储层的MONOS电容存储器，研究了不同退火工艺对存储特性的影响。实验结果表明LaTiON样品中，Ti-NH3样品具有较好的电荷保持特性和编程/擦除速度，但疲劳特性较差；HfLaON样品中，Hf-NH3样品具有更好的存储特性；二者比较发现Hf-NH3样品具有最好的存储特性，NH3退火HfLaON是最具潜力的存储层材料。本文首先分析了隧穿层厚度、陷阱深度和温度对最主要两种电荷泄漏机制(陷阱-衬底导带隧穿和热发射)的影响，得出常温下陷阱-衬底导带隧穿是最主要的电荷泄漏机制；建立了考虑陷阱分布对电荷保持特性影响的电荷保持特性模型；分析了陷阱空间和能量分布对电荷保持特性的影响。结果表明陷阱空间分布为局域分布有助于改善电荷保持特性；当隧穿层厚度较薄时，陷阱能量分布为局域分布利于改善电荷保持特性；当隧穿层厚度较厚时，陷阱能量分布为三角形分布有助于改善电荷保持特性。利用模型分析实验中两组样品的存储层陷阱空间分布发现LaTiON样品的存储层陷阱空间分布为均匀分布；Hf-no样品和Hf-NH3样品的存储层陷阱空间分布为局域分布，而Hf-N2样品的存储层陷阱空间分布为均匀分布。该结论进一步说明N2退火调整了HfLaON样品的陷阱分布。根据修正因子，推断出NH3退火LaTiON样品的陷阱深度最深。HfLaON样品的陷阱深度比LaTiON样品浅。