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相变存储器具有读写速率快、可靠性高、微缩能力强等优点,因而被认为是最有希望替代闪存的下一代通用非易失性存储器。目前相变存储器的研究中亟待解决的问题是降低器件功耗以提高器件集成密度,而解决该问题的一种思路即是改善作为相变存储器存储介质的GeSbTe合金的性质。对GeSbTe合金进行掺杂是改善其性质的一种常见手段,本文即对Si掺杂Ge2Sb2Te5(Si-GST)的热致相变过程、表面形貌和结构进行研究,并将所得结果与GST薄膜所得结果进行对比分析。本文所得结果如下：1、本文利用电子束蒸发的方法制备了GST和不同掺杂浓度的Si-GST薄膜,在原位变温电阻测试过程中发现随着Si掺杂浓度的增加,GST薄膜的结晶温度和晶态电阻也会随之提高,表明Si掺杂会提高GST薄膜的非晶态热稳定性,并降低PCRAM器件功耗。2、根据变温电阻测量结果,我们估算了GST和Si-GST薄膜的结晶激活能和非晶电导激活能,并发现两种激活能的值均会随着Si掺杂浓度的提高而上升,结晶激活能从掺Si前的2.99eV升高至4.09eV,表明Si掺杂可使GST薄膜非晶态热稳定性提高,而非晶电导激活能则从掺Si前的0.404eV增加至0.431eV,说明Si掺杂会改变非晶态GST薄膜的能带结构。3、通过原位恒温电阻测试的方法,本文发现在同样的退火温度下Si-GST薄膜需要更长的退火时间完成晶化过程,表明Si-GST有更好的非晶态热稳定性。而对薄膜晶化时间的分析则表明,Si掺杂会略微降低GST薄膜的结晶速率。4、根据原位恒温电阻测试结果,本文对GST和Si-GST薄膜结晶模型进行了分析,分析结果表明GST薄膜的晶化过程接近于Wiener上界模型,而Si-GST薄膜的晶化过程则与球状结晶模型相似。进一步的,对GST和Si-GST薄膜的JMAK曲线分析则表明在掺Si之后,薄膜的Avrami系数从2.70左右显著降低约1.30,而结晶激活能则从3.11eV升高至4.17eV。5、列GST和Si-GST薄膜形貌表征结果如下：利用原子力显微镜(AFM)对晶化前后的GST和Si-GST薄膜表面扫描,结果表明在薄膜表面有颗粒物存在,颗粒物的数目会随着Si掺杂浓度的提高而增多,并且Si-GST薄膜在晶化后其表面颗粒物数目会显著增多,这表明掺Si后GST薄膜内部结构发生了变化且这种变化趋势在晶化之后更为明显。通过透射电子显微镜(TEM)照片,本文在晶化后的Si-GST薄膜内部观察到富Si层包裹GST区域的现象。6、对比GST和Si-GST薄膜的拉曼光谱可发现Si-GST薄膜的拉曼峰存在不同程度的蓝移和展宽,该结果说明在Si-GST薄膜中GST晶粒会受到压应力的作用,进一步的分析则表明该压应力应来自于富Si层的挤压作用并导致Si-GST薄膜性质和GST薄膜相比有所不同。