相变存储器具有非易失性、可高速读取、循环寿命长、低功耗等优点,是目前最有可能取代SRAM、DRAM、FLASH等主流存储器的下一代半导体存储器。而相变存储材料作为相变存储器的灵魂一直处于研发阶段,目前被广泛应用的是Ge₂Sb₂Te₅。它属于第一类Ge-Sb-Te系合金相变材料。继它之后的第二类Sb-Te二元合金相变材料也得到了广泛研究,由于它的晶化温度和晶态电阻率都比较低,使得数据长时间保存能力差,器件功耗大。于是研究学者通过掺杂的方法来改善材料的性能,并取得了初步的成效。其中以Ti元素和Sc元素掺杂为例,特别是Sc元素掺杂之后,使得相变存储器的写入速度进入亚纳秒阶段,极有可能取代Ge₂Sb₂Te₅相变存储材料。众所周知,相变存储器利用电流脉冲提供热量使得材料在非晶态和晶态之间相互转换所表现出来的巨大电阻差异来实现存储功能。压力作为除温度之外另一重要的热力学参量,也可以使材料在高压下发生结构相变,实现原子和电子层次的调控,同时伴随着性能的变化。在本工作中,我们采用磁控溅射的方法制备薄膜样品,通过调节溅射功率来改变样品中的元素掺杂原子比。通过单质Sc靶和合金Sb₂Te₃靶共溅射制备非晶态的Sc_0.3Sb₂Te₃（SST）相变薄膜材料,单质Ti靶和合金Sb₂Te₃靶共溅射制备非晶态的Ti_0.3Sb₂Te₃（TST）相变薄膜材料,Sc掺杂的Sb₂Te₃合金靶单靶溅射制备晶态的Sc_0.2Sb₂Te₃相变薄膜材料。通过原位高压同步辐射X射线衍射（XRD）研究了上述制备的相变材料的高压相变行为。所制备的非晶态SST相变材料中镶嵌着FCC结构的纳米晶,随着压力的增加纳米晶逐渐消失,“溶解”在非晶基体中,形成更加无序的高密度非晶态,这个相变过程被称为低密度非晶-高密度非晶转变（LDA-HDA）。进一步增加压力,HDA会晶化为BCC结构,在卸压后BCC相又回到最初的非晶相,表明非晶SST在高压下的结构相变是可逆的,这种相变趋势同之前研究的GST相变材料相似。同样,我们在非晶TST相变材料中也发现了类似的结构相变过程,但是具体的相变压力点不同,这可能是掺杂元素不同导致化学键强弱和空位占比不同,从而使材料的压力敏感性存在差异。对于初始结构为FCC的SST晶体,在压力作用下也存在着结构相变,当压力增加到13.9 GPa时,FCC晶态转变为非晶态。继续升高压力,在23 GPa时晶化为一种未知结构的晶体I相,在31.9 GPa时转变为BCC相。在卸压时,BCC相先转变回晶体I相,继而在更低压力时转变为非晶相,并保留到常压。在整个相变过程中,可以看到明显的结构滞后现象,而且同步辐射XRD表明结构相变是不可逆的。在了解了三种材料在高压下的结构相变行为之后,我们利用原位高压拉曼和原位高压电学的手段来验证上面的相变过程。拉曼可以反映材料在高压下的化学键变化,而电学可以研究结构改变伴随的电子输运性能变化。高压电学测试表明,非晶SST、非晶TST和FCC-SST的电阻在压力作用下都会下降约五个数量级,这种巨大的电阻差异满足用于存储器的要求。以上三种相变材料的高压研究,为非晶纳米复合材料的相变机理提供了新的见解,也为设计新型相变材料提供了更多的参考依据。