相变存储器（PCM）已被公认为下一代最具前景的新型非易失性存储技术之一,因其有着较快的存储速度、较高的存储密度、可重复利用以及多值存储等诸多优势。PCM是利用相变材料在非晶态和晶态之间较大的电学性质差别来实现数据存储。相变材料的性质决定了PCM的性能,其性质优化是PCM研究的热门之一。目前,Ge-Te基及Sb-Te基相变材料因综合性能较平衡,是研究较多、发展快速的相变存储材料体系。实际应用中,Ge-Te基材料可以满足大多数高温工作环境的需求由于它拥有较高的结晶温度,但本身又因不容忽视的较高的熔点和较低的晶态电阻,使得器件运作过程中产生较高的功耗。虽然Sb2Te材料具有较低的熔点和较快的结晶速度,但其结晶温度较低,热稳定性较差,限制了其广泛应用。针对这些问题,本文对Ge-Te基相变薄膜和Sb-Te基相变薄膜进行了系统的掺杂改性研究,使得Ge-Te基、Sb-Te基相变存储器在热稳定性、功耗等方面的性能得以改善,并优化出综合性能较好的组分。本论文的主要研究工作如下。（1）Se掺杂后Se-Ge2Te复合薄膜的相变性能研究。利用四点探针电阻系统测试不同组分Se-Ge2Te复合薄膜的原位加热电阻随温度的变化,结合结晶动力学模型评估其热稳定性。利用一系列测试方法如X射线衍射仪（XRD）、拉曼透过光谱、光谱椭圆偏振法、x射线光电子能谱仪（XPS）和透射电子显微镜（TEM）等研究Se-Ge2Te薄膜在结晶过程中结构和相变性能变化。结果发现,优化组分Se18（G e2Te）82的最高相变结晶温度和十年数据保持温度分别达到264 oC和211 oC。通过Ozawa方程计算出Se18（Ge2Te）82薄膜的结晶动力学指数n为1.26,表明Se18（Ge2Te）82薄膜的结晶机制主要由生长型主导。Se-Ge2Te薄膜在晶态和非晶态的光学带隙随着Se掺杂含量的增加而增大,有利于减小阈值电流。Se-Ge2Te薄膜在非晶态和晶态的光学带隙方面表现出较大的差异有助于提高器件的开关比。此外,非晶态和晶态Se-Ge2Te薄膜在1.7-30μm波长光谱范围中表现出较大的折射率差异,因而S e-Ge2Te薄膜可以拓展应用到中远红外的可调谐光子器件中。（2）Zr掺杂后Zr-Sb2Te复合薄膜的相变性能研究。利用四点探针电阻系统测试不同组分Zr-Sb2Te复合薄膜的原位电阻随温度的变化关系,优化具有高数据保持力的组分。基于其晶体结构,利用Scherrer方程计算薄膜的晶粒尺寸,建立晶粒尺寸与薄膜电阻率的关系。结果表明,优化组分Zr8（Sb2Te）92的结晶温度和10年数据保持温度分别高达210℃和115.1℃,远高于纯的Sb2Te薄膜（140℃和48.9℃）,热稳定性的提高主要因为是Zr掺杂后形成了更稳定的、以非晶态存在的Zr-Sb和Zr-Te,这导致薄膜无序度的提升。此外,Zr掺杂能有效细化Sb2Te晶粒,有利于提高晶态电阻,进而降低器件功耗。对于Zr含量较低的组分如Zr4（Sb2Te）96,其晶粒尺寸较大,而电阻率较低,验证了晶粒尺寸与晶体电阻率的反比关系。从热稳定性和结晶速度的角度来看,优化组分Zr6（Sb2Te）94和Zr8（Sb2Te）92兼具高热稳定性和高结晶速率,是发展高速和高数据保持力器件的潜在候选材料。