闪存是目前应用最为广泛的非易失性存储器之一。近年来,在技术革新和市场需求的双重驱动下,闪存技术得到了迅猛发展。然而,其发展一直面临着高速、高集成密度、高可靠性、低功耗以及低工作电压的巨大挑战。本论文从闪存器件的角度出发,改进了存储单元结构,针对如何提高器件的存储密度、存储时间展开了研究,并使用Sentaurus模拟工具对闪存器件单元进行了模拟。针对提高纳米晶浮栅闪存的存储密度,本文采用了金属纳米晶浮栅。先利用化学方法合成粒径均一的金纳米颗粒,并使用旋涂自组装方法形成密度可控的颗粒阵列作为闪存的浮栅。形貌表征显示形成了排列较好的颗粒阵列,电学测试结果表明该存储结构具有良好的存储性能。针对增长存储时间,本文改进了单质纳米晶浮栅闪存的单元结构,利用基于渐变锗硅异质纳米晶的势垒作为隧穿层,有效地异化了电荷擦写、存储时候的势垒厚度,增长了电荷尤其是空穴的存储时间。最后,本文还研究了将high-k材料、多层存储单元等新概念引入浮栅型闪存中,以期提高存储容量、增长存储时间。本文在纳米晶浮栅闪存器件的存储介质、物理结构、栅材料及存储特性研究等方面取得了一些重要的结果,这对于如何提高闪存的存储性能具有一定的指导作用。