相变材料作为可重复擦写相变存储器和相变光盘的信息存储介质,由于其相变速度快、功耗低、密度高等优点,在新一代非易失性存储技术中得到了越来越广泛的关注。Ge2Sb₂Te5（GST）材料是目前应用最广泛的相变材料之一,但其在操作速度和热稳定性等方面的还存在一些问题。Sb-Te系列材料是相变材料体系中的一个重要材料体系,其结晶速率比GST快,熔点比GST低,近年来受到科研工作者的广泛关注。但是Sb-Te材料体系的结晶温度较低,不能长时间保存数据。本文针对二元Sb-Te材料体系的热稳定性等问题,利用掺杂改性的方式来提高其性能,同时保持较快的相变速度。通过研究,本论文取得的研究结果主要有:1.Sb₂Te材料的掺杂改性研究。主要研究了具有较高热稳定性的Si X-Sb₂Te（X为O,N,C）材料。Si X的引入,有效的抑制了Sb₂Te材料的结晶,使材料的晶粒更加细化,提高热稳定性。同时基于Si X-Sb₂Te材料的器件单元可在10 ns下实现擦、写操作,高低阻值差值接近两个数量级。1)Sb₂Te–SiO₂材料的结晶温度能达到200℃以上,十年保持温度在130℃左右,提高了Sb₂Te材料的非晶态热稳定性。基于Sb₂Te–SiO₂材料的PCM,SET/RESET操作速度最快可达10 ns,说明Sb₂Te–SiO₂材料依然具有Sb₂Te材料相变速度快的特点。2)Sb₂Te–SiN_x材料的结晶温度能达到220℃以上,十年保持温度在140℃左右。同时,基于Sb₂Te–Si Nx材料的PCM能在8ns完成SET/RESET,具有相变速度快的特点。3)Sb₂Te–Si C材料的结晶温度能达到250℃以上,十年保持温度在150℃左右。基于Sb₂Te–Si C材料的PCM,能够循环操作四万次以上。2.W_xSb₃Te材料研究。在WST材料中,掺入的W部分替代了Sb3Te中的Sb原子或者Te原子,抑制了原子扩散,细化了晶粒,从而提高了光学带隙宽度。随着W含量的增加,此材料的结晶温度和十年数据保持温度都在升高,表现出较好的热稳定性。掺入W以后,此材料与电极材料的黏附性增加了36.5%,有利于提高器件的可靠性。其器件在10 ns的电压脉冲下仍能够发生SET/RESET稳定操作,表现出较快的相变速度。