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近半个世纪以来，集成电路的发展基本遵循了G.E.Moore提出的预言：“单个芯片上集成的元件数每十八个月增加一倍”。而随着半导体技术的不断发展以及越来越多的电子设备融入人们的工作生活之中，传统器件已经不能满足人们的基本需求。所以，发展新型的，具有高密度、低能耗、高速度反复读写能力的存储技术和器件，已经成为当前信息技术发展中一个重要的课题。近年来新型非挥发性相变存储器的发展引人注目。相变存储器是基于硫系化合物独特的物理性质，即利用其结晶态与非晶态之间能够进行可逆相变且两态之间具有较大电阻差异而构建的新型存储器。相变存储器具有结构简单、制造成本低、写入-读取-擦除速度快、功耗低、可进行高密度存储、与COMS工艺兼容性好等优点，因而受到人们的广泛重视，也被国际半导体技术路线图列为可行性很高且风险很低的新型非挥发存储器。
在本项工作研究中，作者探索并研究了两种新型的相变材料In2Te3与Ga2Te3，并对材料的性质进行了深入研究，得出其作为相变材料应用于相变存储的可能性与适用性。使用脉冲激光沉积与聚焦离子束刻蚀工艺制备了基于这两种新型相变材料的存储器单元与阵列，并系统研究了相变存储器的开关和记忆特性。主要工作如下：
1、利用脉冲激光沉积法制备了In2Te3与Ga2Te3相变材料薄膜，并使用扫描电子显微镜、差热分析、X射线衍射、紫外可见光谱法等对其进行了表征，结果表明这两种材料能够较好地应用于相变存储。
2、利用脉冲激光沉积、聚焦离子束刻蚀、磁控溅射等工艺制备了基于In2Te3与Ga2Te3相变材料的非挥发性相变存储器原型器件与5×5阵列。该器件是一种将相变材料薄膜夹于两电极之间的三明治结构，且有效尺寸都在1μm以下，有效地控制了器件漏电流现象。
3、对基于In2Te3与Ga2Te3材料的相变存储器进行了直流模式下电流-电压特性测试及脉冲模式下开关性能测试。结果表明，基于In2Te3与Ga2Te3材料的相变存储器具有开关特性，且高低阻态的阻值比可以达到103以上，并能进行多次循环稳定的开关，且打开与关断的速度较快，都在ns级别完成。对非晶态相变材料薄膜的保持性能做了研究，结果证明非晶态Ga2Te3材料能够在112℃的条件下工作十年而保持数据的稳定性。
4、对基于硫系化合物纳米线的相变存储器进行了初步的探索，并根据VLS机制，利用In2Te3靶材制备了直径约为60nm的纳米线，为今后更进一步研究纳米线相变存储器打下基础。
5、将新型的In2Te3和Ga2Te3相变材料与已知的且被广泛应用的相变材料Ge2Sb2Te5进行物理性质的比较，并将各种性质对相变存储的影响进行总结，便于今后更方便的探索与研究相变存储机制。