随着信息时代地不断发展,闪存器件在其中扮演着越来越重要的作用。相比于其他的存储器件,基于氧化还原反应的POM分子闪存器件具有高热稳定性、与CMOS制造工艺兼容、可掺杂活性杂原子、快速的写/擦除操作以及超过10年的保持特性等优势。为了缩短POM分子闪存器件的研究时间,提高器件研究效率,物理模型地搭建是一个必须经历的步骤。闪存器件充放电过程是研究器件性能的关键点,然而在实现器件充放电模型搭建过程中存在隧穿机制的复杂性、机制选择的不确定性等问题,因此,需要选择合适的模拟算法,实现对POM分子闪存器件充放电过程的仿真研究。3D KMC是一种通过获取单位区间内的随机数,决定系统的状态转移过程和时间步长,实现对系统动力学模拟研究的算法。在处理闪存器件隧穿过程的复杂性问题时,具有明显的优势。本文在3D KMC算法基础上,搭建POM分子闪存器件的动态物理模型,对器件的充放电过程即写、擦除和保持过程特性进行研究,主要内容包括:针对POM分子闪存器件的量子隧穿过程,分析了器件隧穿类型,建立了不同隧穿机制相应的数学模型并提供推导过程,利用3D KMC算法通过随机数决定系统状态转移过程的特性,处理量子隧穿过程的不确定性问题。通过纳米电子仿真软件NESS搭建相应的物理模型网格框架,获取隧穿模拟过程中所需的电子/空穴浓度和电势分布。利用已发表论文中的实验数据对已搭建的物理模型进行校正过程,校正结果显示模拟结果和实验数据吻合很好,因此,该模型具有良好的有效性。针对POM分子按照9×9排列的闪存器件,通过搭建器件模拟域MOS电容器,在写/擦除操作和保持时间之间权衡来优化POM分子闪存器件单元的隧穿氧化物和控制栅氧化物厚度。充放电过程中,POM分子存储的电荷数量和器件的阈值电压会发生变化,利用500组POM分子闪存器件的仿真结果分析器件的写、擦除和保持时间分布情况并获取合适的操作电压持续时间。针对三种类型的POM分子,分析分子类型对写、擦除和保持过程的影响并因此选择性能最优秀的POM分子。设计合适的算法,在物理模型中添加POMF,分析POMF（POM Fluctuation）对写、擦除和保持时间的影响并根据研究结果发现实际器件制造的个体差异性。