硫系相变薄膜可以在非晶与结晶态之间快速且可逆地转变,并伴随着电学和光学性质的显著变化,人们利用这些性质将其应用在电学存储（如相变存储器）和光学存储（蓝光光盘、DVD和CD等）中。然而这些存储器仅利用了非晶与立方相之间的电学/光学差异实现了二级存储,难以满足大数据时代对高密度存储器的新要求。已有研究表明高温退火能够引发Ge₂Sb₂Te₅薄膜从非晶到立方再到六方相的二次相变。如果利用了非晶与立方相以及立方相与六方相之间的电学/光学差异,有望实现多级存储,大幅度提高存储密度。但仍存在以下问题:（1）对于电学存储来说:Ge₂Sb₂Te₅薄膜在非晶、立方相和六方相时分别呈现高电阻、中间电阻和低电阻三个状态,但中间电阻态的温度区间窄,电阻下降速率大,导致中间电阻态的控制十分困难,读取数据的分辨率很差。（2）对于光学存储来说:Ge₂Sb₂Te₅薄膜在非晶,立方相和六方相时分别呈现低反射、中间反射和高反射三个状态,但是立方相和六方相之间的反射率对比度较低（⁸%）,无法满足商业上的存储要求（¹5%）。此外,立方相与六方相之间反射差异的物理机制尚不明确。针对以上问题,我们利用磁控溅射方法制备了氮掺杂和银掺杂的锗锑碲薄膜。采用高分辨透射电镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱、四点探针测试系统、紫外-可见-近红外光谱仪和傅立叶红外变换光谱等实验与理论计算相结合的方式开展了以下两个方面的研究:（1）氮掺杂对Ge₂Sb₂Te₅薄膜多级电学存储的影响。研究发现适量N掺杂能够在Ge₂Sb₂Te₅薄膜退火过程中产生一个宽的中间电阻态平台,这归因于薄膜中Ge-N键的形成使得立方相和带隙可以在较宽的温度范围稳定存在。此外,N掺杂能大幅度地提高绝缘-金属性转变的温度,归因于Ge-N键的形成使得介电系数减小,降低了屏蔽效应,从而使得薄膜中乌尔巴赫带尾增大。这揭示了掺杂对调制硫系相变薄膜电阻态的重要作用,为实现多级电学存储技术提供了新的思路和途径。（2）氮和银掺杂对Ge₂Sb₂Te₅薄膜多级光学存储的影响。我们发现适量的氮和银掺杂可以提高Ge₂Sb₂Te₅薄膜在立方与六方之间的反射率对比度,但过量掺杂会降低反射率对比度。这种掺杂引起的反射率对比度增加归因于无序度和化学键的演变,导致了薄膜电子结构的改变。氮掺杂的Ge₂Sb₂Te₅薄膜在450 nm、650nm和780nm处的反射率对比度均可以满足商业要求,银掺杂只有在650nm和780nm处的反射率对比度满足商业要求。