中文摘要：

相变存储器(PCM)是最具竞争力的下一代非易失性半导体存储器，目前Samsung和Numonyx已经将PCM芯片小批量的推向了市场，其前景被广泛看好，作为PCM的关键性存储介质，相变材料在PCM的研发中占据了极其重要的位置。Si-Sb2Te3是我国自主研发且有应用前景的纳米复合相变材料，具有Si和Sb2Te3 两相均匀复合的结构特点，但是该材料相转变机理尚不明确，制约了其在PCM中的应用。本项目采用透射电子显微镜(TEM)、X射线吸收精细结构(XAFS)技术和载流子输运特性测试等实验手段，分别对Si-Sb2Te3材料的相转变过程、相变前后的原子近邻结构以及载流子的变化情况进行研究。在阐明复合材料原子结构的基础上，通过理论计算建立复合结构模型，模拟材料的相转变过程，研究不同物相对材料电子结构和能带的影响，进而与实验结合从原子尺度揭示复合材料的相转变机理。

结论摘要：

本项目采用先进的电子显微学分析方法，通过对相变材料Si-Sb2Te3进行系统深入的研究，阐明了其纳米复合嵌套结构，证实了该材料中存在着一种不同于传统相变材料的相变机理以纳米复合结构为基础，在纳米区域范围内完成可逆相变过程。在项目组成员的共同努力下，顺利完成了项目任务，发表SCI论文11篇，EI论文2篇。主要结果如下（1）设计制备了SiXSb2Te3材料，其中Si元素的组分是系列变化的，通过研究不同Si含量SiXSb2Te3材料的晶化温度、结晶形貌、晶化后的晶粒大小、晶粒的均匀度等，综合可知SiXSb2Te3材料中X的最佳值为2《X《4。（2）相变材料Si3.3Sb2Te3形成了非晶Si和Sb2Te3多晶互相嵌套的纳米复合结构，本文对该材料的非晶？晶态以及晶态？非晶可逆相变过程进行了详细的微结构表征和研究，并利用激光首次从实验上观测到了经过RESET过程后纳米复合相变材料的非晶结构，发现再次非晶化之后的Si3.3Sb2Te3非晶材料仍然保持Si和Sb2Te3互相嵌套的纳米复合结构。（3）第一性原理计算表明Si3.3Sb2Te3材料易发生Si元素的偏聚形成Si网格，同时这种Si网格在1000K的高温下仍然稳定，保持网格状存在，因此在该材料体系中非晶Si一旦发生偏聚形成网格之后是可以稳定存在的，将相变区域固定在纳米尺度的范围之内。（4）Si-Sb2Te3在晶化前后一直呈现半导体态。霍尔效应测试结果表明，Si-Sb2Te3的载流子浓度会随退火温度升高而增加，尤其在晶化时会骤增，而Si-Sb2Te3的载流子迁移率基本不随退火温度变化。因此，Si-Sb2Te3晶化前后的电阻差异主要原因是载流子浓度的变化。另外，Si的掺杂会减小Si-Sb2Te3沉积态的载流子浓度并抑制载流子迁移率的增大，导致Si-Sb2Te3的沉积态电阻率大大降低，但是对晶态的载流子浓度影响不大，掺Si越多，Si-Sb2Te3晶态与沉积态的电阻值差异越大。（5）透射XAFS技术对Si-Sb2Te3材料的Sb原子K边吸收谱进行了研究。研究发现，Si的掺杂会影响Sb2Te3的沉积态与晶态的局域结构，影响Sb与周围原子的成键与配位。