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自20世纪90年代中期以来，由互补型金属-氧化物-半导体场效应晶体管结构(MOS)发展起来的纳米浮栅非易失性存储器件(NFG-NVM)已被广泛研究并应用于新一代闪存设备。由于具有较高的功函数和优异的电荷存储性质，相比于半导体(Si，Ge)和有机物(C,graphene)等电荷存储节点候选材料，镶嵌在氧化物介电薄膜(Al2O3,HfOx,ZrO2,TiO2,HfAlOx)中的金属纳米微粒(Pt，Au和Ag)呈现出更优异的电荷存储能力，但由于其价格昂贵，所以不适合大规模工业化生产应用。镍纳米晶粒(Ni-NCS)具有高达5.35eV的功函数，稳定的化学性质。文献报道其电荷存储窗口宽度(平带电压偏移?VFB)涵盖1-20V，显示出优异的电荷存储特性，但其电荷存储耐受性和稳定性以及在氧化物基质中的抗氧化问题还需要进一步提高和改进。 本文利用射频磁控溅射的方法，在n-Si(100)衬底上沉积制备了以镍金属纳米微粒为电荷存储单元，HfO2薄膜为栅控/隧穿层的MOS电容器结构。利用原子力显微镜(AFM)、高分辨透射电镜(TEM)和X射线光电子衍射(XPS)观测表征了薄膜的表面形貌，和界面微结构，并分析确定了其化学组成成分；利用安捷伦4294A型高精密阻抗分析仪和Keithley2400数字源表表征了其电容-电压(C-V)和电流-电压(I-V)特性曲线。实验结果表明，掺镍纳米微粒HfO2薄膜最大可以获得约1.5V的电荷存储窗口宽度，对应存储电荷密度约为6.0×1012/cm2。持续循环电压扫描4.0×104个周期后，薄膜的电荷存储窗口宽度与累积态电容值无明显衰减，显示出优良的电荷存储耐受性。利用+6V脉冲电压充电10s让电容器处于存储/擦除状态，静候105s后，电容器结构电子/空穴电荷量仍保持在95％以上，存储窗口宽度无明显衰减。利用外推法可知电容器在10年后依然保持足够的状态辨识度，完全满足下一代非易失存储器对器件耐受性和持久性的要求。对其电流-电压(I-V)特性曲线数据拟合分析表明，在2.5′107V/m到1.75′108V/m的电场强度范围内符合肖特基隧穿机制。 另一方面，我们还探究了可见光辐照对掺镍纳米微粒HfO2薄膜电荷存储特性的影响。对比研究表明，可见光辐照下覆盖自然氧化硅层的Si衬底以及纯HfO2薄膜电容器结构依然无存储窗口。而掺镍纳米微粒HfO2薄膜电容器在可见光辐照条件下，电荷存储窗口宽度明显增大，在±6V扫描电压下，电荷存储窗口宽度从1.5V增加到了2.76V，对应存储电荷密度约为：9.9×1012/cm2。 综上所述，掺镍纳米微粒HfO2薄膜具有优良的电荷存储特性，是最有望应用于下一代非易失性存储器件的候选材料之一。同时，其存储特性参数对光辐照的敏感性也为研究新型光敏闪存器件提供了新的研究思路。