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相变材料作为PRAM的存储介质，其性能优劣直接关系到器件特性的好坏。理想的相变存储材料应该满足以下几点性能：晶化时间短，非晶态热稳定性好，熔点低，晶态电阻较高，非晶态/晶态电阻之比较大等。针对这些要求，本论文对传统的Ge2Sb2Te5相变薄膜进行了掺杂改性，并研究了系列新型Sb-Te基的相变材料，主要的研究工作如下：1、研究了Zn掺杂的Ge2Sb2Te5薄膜体系；研究表明在Zn掺杂浓度为15.16at%时，Zn，Sb和Te原子间发生了键重组，形成了Zn-Sb和Zn-Te，提高了薄膜的非晶热稳定性，抑制了材料从面心立方结构(FCC)相到六方密堆结构(HEX)相的转变。Zn15.16(Ge2Sb2Te5)84.84薄膜具有较高的结晶温度(~258C)，较强的十年数据保持能力，能在167.5C保存10年。2、开发出了二元无碲ZnxSb100-x相变材料；当引入的Zn含量较小，ZnxSb100-x（x<50at%）薄膜析出单一的晶相Sb。随着Zn含量增加，Zn/Sb之比约为1:1时，ZnSb薄膜热处理后出现了两步析晶过程，首先是非晶到ZnSb亚稳相，然后从ZnSb亚稳相转变到ZnSb稳相。重要的是，ZnSb薄膜有较高的结晶温度(~257C)，较大的结晶活化能(~5.63eV)，较强的十年数据保持力(~201C)和较低的熔点(~500C)。3、新型Zn-Sb-Te相变材料的性能研究；主要集中在Zn-Sb2Te3，Zn-Sb2Te，Zn-Sb3Te，Zn-Sb4Te，Zn-Sb7Te3为体系，通过调整组分配比，测试其结构，热学，光学及电学等特性研发系列性能优异的相变材料。通过对三元Zn-Sb-Te系统研究结果表明Zn，Sb，Te三种元素能够两两成键，组成三元体系，Zn掺杂的Sb-Te薄膜中Zn含量的增加能抑制晶体颗粒的生长，提高材料的结晶温度和数据保持能力，使得该材料体系具有较好的非晶态热稳定性，较快的晶化速度，较大的带隙，此外还具有较高的晶态电阻，较大的非晶态/晶态电阻之比等优点。与传统Ge2Sb2Te5相比，从Zn-Sb-Te薄膜中筛选出较优组分是Zn含量分布在30at%左右（Zn33.32(Sb2Te3)66.68，Zn38.82(Sb2Te3)61.18，Zn26.07(Sb2Te)73.93，Zn29.67(Sb2Te)70.33，Zn26.28(Sb3Te)73.72，Zn28.63(Sb4Te)71.37，Zn30.19(Sb7Te3)69.81）。根据相变静态检测仪分析测试，Zn30.19(Sb7Te3)69.81薄膜还可以在激光脉冲作用下，表现出了较好的稳定性和较快的析晶速率。在一定的激光功率(70mW)作用下，最小结晶时间仅为~10ns。4、通过引入高热稳定性的ZnSb作为改良剂，系统研究富Sb的Zn-Sb-Te材料；包括ZnSb-Sb2Te3和ZnSb-Sb2Te材料体系，并研究其结构，热学，光学及电学特性。结果表明Zn含量和Sb/Te比的高低对富Sb的Zn-Sb-Te薄膜结晶特性有一定的影响。对于ZnSb-Sb2Te3材料体系，Zn含量（如0.65，1.13和5.22at%）和Sb/Te比（0.78，0.86和0.95）较低时，析出的晶体颗粒是Sb2Te3，Zn含量和Sb/Te比较高时，析出的晶体颗粒是Sb。对于ZnSb-Sb2Te材料体系，Zn含量（3.27和6.66at%）和Sb/Te比（2.07和2.29）较低时，析出的晶体颗粒是Sb2Te，Zn含量和Sb/Te比较高时，析出的晶体颗粒是Sb。ZnSb引入后，随着Zn含量和Sb/Te比增加，富Sb的Zn-Sb-Te薄膜在结晶速度和热稳定性之间逐渐达到一个平衡。尤其是Zn19.73Sb48.06Te32.21和Zn28.62Sb53.69Te17.69薄膜同时在相变速度和数据保持力获得良好的性能。纳米脉冲激光诱导下薄膜在给定的适合的激光功率和脉冲作用下能完成可逆相变。5、系统研究了纳米复合ZnO-Sb2Te3相变存储材料。与未掺杂的Sb2Te3相比，ZnO掺杂Sb2Te3薄膜表现出了更好的热稳定性。随着ZnO含量增加，薄膜的非晶态电阻和晶态电阻均在增加，且非晶态与晶态电阻之比达到104或105。此外，随着ZnO引入，薄膜的非晶带隙增加，有助于降低PRAM的阈值电流。XRD，拉曼光谱和XPS分析表明由于空气中O的存在及室温下Sb2Te3极不稳定性的特点，O对Sb原子造成氧化，使得薄膜出现了少许Sb2O3晶相，随着ZnO含量继续增加到5.22at%以上，薄膜的热稳定性提高，氧化现象被抑制。ZnO以非晶态物质的形式均匀分布在颗粒周围且束缚颗粒生长。薄膜的粗糙度也随着ZnO增加逐渐减小。根据相变静态检测仪分析测试，(ZnO)5.22(Sb2Te3)94.78薄膜还可以在激光脉冲作用下，可以实现可逆相变并表现出了较快的析晶速率。