相变存储器（PCM）因其低功耗、存储速度高、寿命长、低成本、非易失性等优点,将成为未来存储器的主流产品,然而直接决定PCM性能的是其作为存储介质的相变材料。众所周知,Ge2Sb2Te5（GST）为最常见的相变材料之一,但其存储器件表现出的热稳定性较差,功耗较高,可靠性较低等缺点,需要有待改善。为提高其相变材料的性能,用结晶温度、晶态电阻相对较高的ZnSb来代替GST,但在研究过程中,发现ZnSb在热处理的过程中,Sb元素会产生扩散,造成组分偏析及形成的纳米空洞缺陷,从而引发器件在反复相变过程中循环失效。针对这些问题,本论文对ZnSb相变薄膜进行了掺杂改性,并研究了系列新型Zn-Sb基的相变材料,主要的研究工作如下:1、对纯ZnTe和ZnTe-ZnSb进行比较,在其热学和光学性能上做出系统的研究,进一步分析其相变行为。结果显示,ZnTe虽具有结晶速度快,光学带隙较宽,结晶电阻大等优点,但伴随着热稳定性差以及相转换能力弱等缺点。对比可得ZnTe-ZnSb新型相变材料不但继承了ZnTe材料的快速结晶和较宽的光学带隙、ZnSb材料良好的热稳定性,而且在较高的结晶温度和结晶电阻下展示出更好的相变特征。这些结果足以说明我们所研究的ZnTe-ZnSb新型材料在相变存储应用中有望成为最有前途的材料之一。2、在ZnSb薄膜中掺杂不同含量的Bi2Te3,并进行相变行为的分析。结果表明,Bi2Te3的掺入使得结晶温度以及非晶态电阻降低,ZnSb的热稳定性有所减弱,而且低掺杂浓度下,结晶电阻增加,从而有望降低PCM功耗。较低的Bi2Te3掺杂浓度在降低热稳定性的同时,ZnSb仍然主导结晶行为,但是过量的掺杂导致ZnSb结晶行为完全的改变。这主要是掺杂的Bi2Te3中Bi元素发挥的作用,浓度高的情况下,可以取代Sb,抑制了Zn-Sb键,产生（Sb,Bi）相,从而改变了结晶行为。3、研究了Sn掺杂的ZnSb薄膜体系。通过调整单一元素Sn的含量,对其电阻-温度及十年数据保存能力进行研究,选取Sn掺杂浓度为11.1.at%和16.9.at%为最佳组分进行其微结构的表征,元素分布图显示出各个元素是均匀分布的。结果表明,掺入Sn后,Sn和Sb原子间发生成键,形成了Sn-Sb键,降低了其非晶态电阻,削弱了ZnSb材料的非晶态热稳定性。掺入适当浓度的Sn,可以提高ZnSb材料的相变能力,有望降低PCM操作的SET功耗,抑制因热处理而导致的Sb元素扩散现象。4、进一步开展在ZnSb薄膜中掺杂SnTe的体系研究。对其选择的最佳组分（ZnSb）72.7（Sn Te）27.3薄膜进行电学、热学以及微观结构演变的分析。结果表明,其（ZnSb）72.7（Sn Te）27.3薄膜相对于其它组分具有较宽的中间态的温度跨度,其中间态为Sn Sb相,这有利于实现其金属-绝缘转变（MIT）。首次通过原位加热的TEM实验观察了（ZnSb）72.7（Sn Te）27.3薄膜MIT过程中的实时微观结构演变,证明通过热处理在Sn Sb相中由无序驱动的MIT占主导地位,而该特性主导了热传输性能。在升高的温度下,观察到纳米级的晶核分布和成核为主的纳米颗粒的可控生长,形成的非晶/结晶两相晶界保持稳定,这为更好地了解相变材料中的MIT奠定了基础。