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为加速相变存储器(PCRAM)的工业化进程中，开展了高速相变材料、低压低功耗新器件结构以及芯片工艺集成技术的研究，并对器件进行了失效分析，取得了以下创新成果：
(1)研究了新型相变材料Sn掺杂Ge2Sb2Te5(GST)。Sn的掺入使新材料具有结晶温度低、结晶速度快等优异性能。在降低RESET电流的同时还提升了材料的抗干扰性。为达到应用目的，研究了其在CHF3/O2条件下的刻蚀工艺，找到了最优化的刻蚀工艺，并在PCRAM器件应用中得到了80ns的SET脉冲宽度，远远快于基于GST的PCRAM器件。
(2)创新性地将无污染、性能稳定且与CMOS工艺兼容的8 nm厚TiO2薄膜植入PCRAM器件单元中。TiO2不仅起到了发热的作用，还抑制了热扩散，提高了热利用率，使RESET操作电流降低了68％，大大降低了功耗。器件单元在疲劳测试中达到105次数量级，显示出优异的稳定性和重复性。
(3)创新性地提出采用刻蚀(Etch)与化学机械抛光(CMP)相结合的工艺方法，在3μm的工艺平台上制备出300 nm尺度的GST图形。新工艺方法既摆脱了刻蚀工艺中微米级光刻精度的限制和刻蚀工艺对相变材料的损伤，又解决了相变材料的CMP工艺均匀性和一致性较差的缺点，大大提升了工艺可靠性和稳定性，降低了功耗。新工艺方法制备出的PCRAM器件阈值电压从2.1 V降低到1.7V，RESET和SET电压均降低了约20％。
(4)利用中芯国际0.18μm工艺平台，首次在国内开展了PCRAM集成技术的研发。8英寸平台制备的相变材料GST经验证，其结晶温度、微观结构、薄膜厚度和成分的均匀性都满足工程化要求。分别研发了1T和1R工艺，将PCRAM的下电极缩小至130 nm，并针对相变材料对工艺平台的污染问题以及高温处理对相变材料的损伤进行了工艺集成的优化和设计，最终成功实现了1T与1R的工艺和功能集成。制备出国内第一个由晶体管驱动的PCRAM单元，测试出国内第一条1T1R的I-V与RESET操作曲线。并制备出容量为16 Kb与1 Mb的PCRAM测试芯片，得到了优异的性能参数，填补了我国PCRAM芯片研发的空白。
(5)为提高PCRAM工程化过程中的成品率，对PCRAM器件典型的失效器件进行了跟踪测试和分析。结果表明，工艺中需要减小或消除Ar溅射的不利影响，而测试中需要对测试条件进行及时的优化。靠近下电极的相变区域内GST组分的变化尤其是Te的富集对器件单元的失效有重要的影响；同时，经过反复操作后相变区域内GST晶粒明显长大，造成晶态电阻下降和导热性能提升，因此引起了RESET电压从1.1 V到2.7 V的显著增加。指出了可通过掺杂等方法抑制GST晶粒长大来延缓失效。