相变随机存储器(PRAM)具有不挥发、高速度、小尺寸的优点，近年来发展迅猛，被认为是最有可能替代闪存的下一类新型存储器。PRAM通过GeSbTe等材料的相变来达到存储目的，GeSbTe的相变直接影响到PRAM的速度、功耗和保持特性等关键性能，对其进行研究具有重要意义。本文正是围绕这一关键点展开工作的。 脉冲激光沉积法作为一种常用的薄膜制备方法，有其身的优势，但在GST等相变薄膜的制备上却鲜见其它研究者使用。本文分析了PLD技术用于GST制备的可行性及合适的制备参数。研究发现脉冲激光沉积的方法也可以用来制备GST薄膜。制备出来的样品，对其微结构，表面形貌，电性能，相变温度等性能进行调查，发现和使用其它方法制备出来的相比，并没有明显的差别。同时，研究了制备激光能量对薄膜结构及性能影响，发现激光能量大小是一关键参数。选择合适能量制备的GST薄膜具有更快的结晶速率。而激光能量过低或者是过高都将不利于GST的结晶。其原因可能与激光能量过低时烧灼不完全，过高时剩余能量容易产生微晶有关。 写电流过大一直是PRAM面临的一个最大问题。氧、氮、硅掺杂等方法被其它研究者提出用来降低PRAM的写电流，而本文首次介绍了另一种金属铜掺杂的方法对性能的影响。结果表明铜掺杂一方面增加了晶态GST的电阻率，减小了写电流；另一方面提高了晶化温度，从而提高了PRAM在高温环境下的保持特性。对Cu—GST作XRD分析发现，在GST原有的fcc/hex峰保持不变的同时，有新的杂相峰形成。杂相峰的存在表明铜掺杂容易导致新的杂质化合物形成。由于杂质化合物阻碍了非晶材料晶化过程中原子的扩散，同时降低了晶化后材料的有序程度，因而使得GST电阻率的增加，一定程度上解释了材料在电性能及热稳定性变化。 材料的相变是相变存储技术的基础，本文采用原位电阻测量的方法分析了GST以及氮掺杂GST的晶化过程。讨论了GST结晶过程中电导与退火时间的关系，并首次用原位电阻测试法测得了GST的全部JMAK结晶系数，测得Ge2Sb2Te5的晶化激活能为2.11±0.18 eV，Avrami系数n处于2到4之间。N掺杂以后Ge2Sb2Te5的晶化激活能增加至为2.88±0.27 eV，Avrami系数处于1.5到2之间。增加了该方法可以获得的信息量。结果显示Ge2Sb2Te5和N—Ge2Sb2Te5薄膜均为层状结晶的方式。在一个与退火温度有关的时间τ以后，它们的电导率快速下降，下降过程中电导变化满足σ=σc—(σc—σc)exp(—ktn)关系。同时比较了氮掺杂前后GST结晶系数的变法，发现氮掺杂后GST得相变激活能增加，Avrami系数减小。其原因可能与氮掺杂后引起的GST晶格畸变或氮掺杂后形成氮化物阻碍了晶化时的原子扩散有关。内耗是一结构敏感的量，是研究材料结构、缺陷和相变的有用手段。本文首先讨论了内耗法研究GST相变的可行性、特点和优势。使用音频内耗仪首次对硅衬底上的GST薄膜的力学谱进行了初步的测量。发现非晶GST薄膜在室温至400度升温过程中观察到两个内耗峰，P1峰的峰位在100度到200度之间，P2峰的峰位在250度到350度之间。而对fcc相的GST薄膜进行内耗测试时P1峰不出现，若对具有hex相结构的GST薄膜进行内耗测量，P1、P2峰均不出现，说明P1峰与GST的非晶相到立方相(amo．→fcc)转变有关；而P2峰与GST薄膜的立方相到六方相(fcc→hex)转变有关。实验表明，P1峰及P2峰的位置和升温速率有关，满足Kissinger关系式。测得了P1峰P2峰对应的激活能。另外实验结果表明，GST在等温退火的相变过程中满足关系式Q-1(t)=Q-1(∞)+[Q-1(∞)—Q-1(0)]exp(—t/τ)。据我们所知这是第一次用力学谱方法对GST薄膜相变进行的研究，为进一步研究打下了一定的基础。