硫系相变存储器,因其具有超高的存储密度、较快的读写速度、良好的数据保持能力、超低的功耗等优点,而被视为下一代非易失性存储器的最佳选择之一。该存储器的性能好坏取决于存储介质的可逆相变过程,其中最为主要是介质相变材料的结晶动力学过程。众所周知,反映动力学过程的两个重要参数,即结晶速率与热稳定性是一对矛盾的参数。然而,研究人员一直致力于获得兼备快结晶速率和良好热稳定性的相变材料。本论文基于闪速扫描量热法并结合广义的Mauro-Yue-Ellison-Gupta-Allan（g-MYEGA）粘度模型,从二维受限相变材料的结晶动力学出发,研究其是否存在明显的过冷液脆度强弱转变（fragile-to-strong crossover,FSC）行为。该行为的存在可使得相变材料在近熔化温度（Tm）处具有较快的结晶速率的同时在近玻璃化转变温度（Tg）处有较好的热稳定性。本文主要研究内容如下:1.通过磁控溅射法制备得到二维受限[GeTe（7nm）/W（6nm）]20相变材料,研究发现该相变材料过冷液具有明显的FSC行为,其转变温度为537 K,强弱脆度值分别为45和89,脆度强弱转变因子高达2.0。该二维受限GeTe薄膜最大结晶速率约为3.2 m s-1,略小于传统的GeTe薄膜(厚度为1400 nm,最大结晶速率为3.5 m s-1),但非晶态热稳定性明显提高,其480 K处的结晶速率约为2.7×10-8 m s-1,远小于传统GeTe薄膜的7.4×10-6 m s-1。该研究证实二维受限结构可以触发GeTe相变材料在其过冷液中产生明显的FSC行为,这为解决结晶速率和热稳定性这一矛盾性质提供了新思路。2.通过磁控溅射法制备得到不同厚度的GeTe相变薄膜,包括200 nm的单层薄膜,以及17 nm和3.5 nm的二维受限薄膜(具体结构为[GeTe（17nm）/W（6nm）]17和[GeTe（3.5nm）/W（6nm）]31)。研究发现上述两种二维受限材料也具备明显的FSC行为,其脆度强弱转变温度分别为512 K和700 K,转变因子分别为1.9和2.0。通过比较不同厚度GeTe相变薄膜的结晶动力学,研究发现薄膜厚度减小至7 nm后,其最大结晶速率明显减小,且薄膜厚度d与最大结晶速率Umax存在一定关系,这可为研究其他相变体系薄膜厚度与结晶速率之间的关系提供指导。3.研究二维受限Sb2Te3相变薄膜的过冷液相区结晶动力学,其具体结构为[Sb2Te3（7nm）/W（6nm）]24多层薄膜,发现该受限材料无明显的FSC行为。此外,我们还研究了不同介电层（SiO2和TiN）对二维受限Sb2Te3相变材料(其具体结构为[Sb2Te3（7nm）/SiO2（6nm）]24和[Sb2Te3（7nm）/TiN（6nm）]24)的结晶动力学影响。研究发现,用W、SiO2和TiN作为介电层来受限Sb2Te3相变薄膜都只具有单一的过冷液脆度分别为89、110和119,其最大结晶速率分别为1.13、4.28和4.36 m s-1。上述结果表明上述不同的介电层对二维受限Sb2Te3的结晶动力学影响很小,这为相变器件小型化制备提供了实验证据。