近年来,美国对中国的贸易战日益激烈,我国的芯片产业受到了极大影响,拥有自主知识产权的一系列芯片设计显得尤为重要。对比当下的主流存储器,相变存储器在尺寸,功耗,速度,寿命,兼容性等方面优势明显,被认为是最有希望的下一代新型存储器。在目前的研究中,相变存储器存在以下的问题:存储速度快的同时不能保证良好的数据保持力,重置电流没有达到预想中的低功耗。而这些可以通过相变材料来解决,本论文正是从材料出发,开发新型相变材料以解决以上问题。本论文用磁控溅射的方法制备了三种Mg35Sb65基相变复合薄膜材料,分别是Mg35Sb65/Sb,Mg35Sb65/Sn15Sb85,Mg35Sb65/Ge2Sb2Te5。运用电阻-温度测试系统,X射线衍射仪,扫描电子显微镜（SEM）,透射电子显微镜,可见近红外分光光度计（CRT）,原子力显微镜,器件电学性能测试系统和拉曼光谱仪等仪器表征了薄膜的电学特性、原子微观结构、数据保持力、表面形貌等综合性能。具体工作如下:1.采用高真空磁控溅射系统制备了相变薄膜材料。通过针对不同参数制备的薄膜进行大量的性能对比,其中包括镀膜的均匀度、与基片的粘附性、晶粒大小、表面粗糙度、性能稳定性等方面,不断优化工艺过程,最终确定了溅射过程中的具体工艺参数。2.Mg35Sb65是一种非晶态热稳定性很好的材料,Sb是相变速度非常快但热稳定性不佳的材料,Mg35Sb65/Sb复合可以扬长避短,期望可以用于高速存储器。因此系统地研究了Mg35Sb65/Sb多层薄膜的相变性质。与Mg35Sb65层复合后,Mg35Sb65/Sb薄膜具有较好的非晶态稳定性和较高的电阻。一维生长机制使Mg35Sb65/Sb具有超快的相变速度。结晶过程中晶粒生长和界面应力对表面形貌影响不大。通过元素在截面上的分布,确定了多层结构。划痕试验结果表明,薄膜与基底粘合牢靠,相变前后的临界载荷分别达到了34.7和39.3m N。在[Mg35Sb65（7nm）/Sb（3nm）]5基器件上实现了可逆电阻切换。研究表明,Mg35Sb65/Sb多层复合薄膜是一种速度快、功耗低的相变存储材料,具有应用于高速存储器的潜力。3.Sn与Mg的熔点都较低,理论上可以降低Reset时的功耗,期望Mg35Sb65/Sn15Sb85复合可以用于低功耗存储器。因此系统研究了Mg35Sb65/Sn15Sb85超晶格型薄膜的综合性能。Mg35Sb65是一种具有良好非晶态热稳定性的材料,与Sn15Sb85复合后的薄膜具有较好的非晶态热稳定性和较高的电阻。解释了半导体电阻变化的内在原因。在不同退火温度下对薄膜进行了XRD、Raman和TEM测试,在温度的升高下,薄膜的结晶度逐渐提高,并且在界面间的耦合作用下形成了新相Mg Sn相。在[Mg35Sb65（7nm）/Sn15Sb85（3nm）]5基器件上实现了可逆电阻开关,阈值电压也比Ge2Sb2Te5低。结果表明,Mg35Sb65/Sn15Sb85超晶格薄膜是一种热稳定性好、功耗低的相变存储材料。4.Ge2Sb2Te5是目前研究的最多,应用的最广泛,最早投入到实际应用的相变存储材料,但是仍然存在着热稳定性较差,结晶速度也较慢的问题,与Mg35Sb65复合,可以得到综合性能更好的薄膜。而且复合薄膜与单层薄膜相比,多层界面的存在可以对声子、电子等的传输形成散射,从而提高材料电阻率、降低材料热导率,这有助于减少焦耳热过程中的热量损失,加快加热速度和减少所需的电流能量,从而降低功耗。因此研究了超晶格薄膜中Mg35Sb65层对于Ge2Sb2Te5的热稳定性和厚度变化率的影响。与单层Ge2Sb2Te5薄膜相比,Mg35Sb65/Ge2Sb2Te5多层复合薄膜具有较高的非晶态电阻和相变温度,数据保存能力明显增强。从能带间隙的变化解释了薄膜电阻变化的根本原因。通过XRD分析了单层Ge2Sb2Te5和[Mg35Sb65（5nm）/Ge2Sb2Te5（5nm）]5薄膜的结晶过程,发现Mg Sb可能具有抑制Ge2Sb2Te5相变的作用。针对PCRAM器件的可靠性对薄膜的厚度变化率作了详细的分析。