本文论述了Si掺杂Sb<,2>Te<,3>相变存储介质及其器件的基础研究。 便携式电子产品的蓬勃发展要求未来的存储器必须具有速度快、存储密度高、不挥发和功耗低等特点。作为主流的不挥发存储技术，Flash在商业上取得了巨大的成功，它被广泛的应用在分立式和嵌入式芯片中。然而，其较长的擦写时间和有限的擦写次数，不满足未来技术发展的要求，而且由于自身物理机理上的限制，Flash突破45nm制程存在很大困难。基于硫系化合物的相变存储器（Phase-change Random Access Memory, 简称PCM）因为具有循环寿命长（大于1012次）、功耗低、读/写速度快、抗辐射、不挥发以及和现有的CMOS工艺兼容等优点，被认为最有前途的新一代存储器技术。 尽管相变存储技术在近几年取得了飞速发展，但是器件RESET电流过大一直是阻碍其迈向实际应用的主要问题之一。当前解决RESET电流过大的研究主要集中在两个方面：一个是缩小存储单元的尺寸，减小相变区域；另一个方法是开发新型相变存储材料，优化材料性能。 本文从开发新型相变存储材料方面着手，系统研究了Si掺杂Sb2Te3薄膜的物性及其器件的转变特性。 采用磁控三靶（Si、Sb及Te）共溅射法制备了Si掺杂Sb2Te3薄膜，作为对比，制备了Ge2Sb2Te5（GST）和Sb2Te3薄膜。Si掺杂Sb2Te3薄膜退火后主要为Sb2Te3晶相，其非晶态电阻率与晶态电阻率之比达到106。随着Si的浓度的提高，薄膜的晶化温度也随之提高；采用原位（in-situ）电阻法研究薄膜非晶态的热稳定性显示，Si掺杂Sb2Te3薄膜的非晶态较GST稳定，Si浓度越高，Si掺杂Sb2Te3薄膜结晶的孕育时间越长。同GST薄膜相比， Si掺杂Sb2Te3薄膜具有较低的熔点和更高的晶态电阻率, 这有利于降低器件的RESET电流。采用微电子工艺制备了存储器件原型来研究器件性能，结果表明，基于Si掺杂Sb2Te3薄膜的存储器器件原型具有记忆开关特性，并且Sb2Te3–Si（16at.％）器件可以在脉高3V、脉宽500ns的电脉冲下实现SET操作，在脉高4V、脉宽20ns的电脉冲下实现RESET操作，并能实现反复写/擦，而采用GST薄膜的相同结构的器件不能实现RESET操作。