在等比例缩小原则的约束下,为了保持优异的MOS器件的性能,同时又要抑制过大直接隧穿电流和保持栅氧化层的可靠性,这时就需要寻找一种新型的高κ材料来代替传统的SiO2栅介质。综合许多因素业界研究认为Hf基与La基的金属氧化物是作为下一代栅介质的优秀选项。本文主要研究了一种新型的高κ材料LaAlO₃的电学特性,说明它是一种性能优良的高κ栅介质材料。本文从理论和计算机辅助仿真两个方面对LaAlO₃薄膜进行了电特性研究。研究了界面态对于薄膜电特性的影响,以及较高的退火温度下,栅氧化层的热稳定性对于器件性能的影响。另外,结合直接隧穿,F-N隧穿,热电子发射等载流子隧穿机制,拟合出了实际存在于LaAlO₃薄膜中的隧穿电流机制。在ISE-TCAD平台上对于不同温度下LaAlO₃薄膜的漏电流进行了仿真。另外,对于运用高κ栅介质时普遍存在的阈值电压漂移问题,本文给予了详细的论述和计算。高κ栅介质的应用增加了氧化层的物理厚度,由此产生的边缘电场效应随着κ值的增大而变得显著。本文对于边缘寄生电容进行了建模和计算,说明了它对于短沟道效应的增强作用,以及对于阈值电压的影响。另外,La和Al元素在Si衬底和高κ介质界面处会形成电偶极子层,利用这层有极性的电偶极子来调节MOS器件的平带电压的方法已经被业界广泛使用,而且加入Al和La元素分别对于平带电压有正向和负向的调节作用。所以对于既含有La元素又含有Al元素的LaAlO₃薄膜,本文详细研究了其中电偶极子的作用机理,计算出了随La:Al比例和退火温度不同,平带电压漂移量的变化,总结出了工艺中最佳的退火温度。