相变材料作为PRAM的存储介质，其性能优劣直接关系到器件特性的好坏。最为主流的Sb-Te材料因为具有较快的结晶速度而备受关注，但是它的结晶温度较低，非晶态热稳定较差，数据保持力得不到保障。本课题组重点开发Zn掺杂Sb₇Te₃薄膜，利用原位R-T,XRD,拉曼，可见-近红外光谱仪等分析了样品的结构，电学、热学和光学性能，同时结合相变静态检测仪精确地检测相变化材料的相转换特性，精确地确定最佳光信号的记录条件（最佳激光照射功率和最佳激光脉冲时间），以期望能获得高热稳定性、高速，低功耗的相变存储器功能材料。研究结果发现适量的Zn掺杂可以有效地抑制相分离，形成稳定的Sb₂Te晶相，细化颗粒。此外，薄膜的结晶温度和结晶活化能均被增加，提高了薄膜的非晶热稳定性（如图1）。尤其是，Zn_30.19(Sb₇Te₃)_69.81薄膜表现出了更高的结晶温度（~258°C），更大的结晶活化能（~4.15eV），更好的十年数据保持力（保存十年的最高温度为~170.6°C），较宽的带隙（~0.73eV），高的晶态电阻。根据相变静态检测仪分析测试（如图2），可以发现在激光脉冲作用下，相比于传统的Ge₂Sb₂Te₅薄膜，该Zn_30.19(Sb₇Te₃)_69.81薄膜表现出了较好的稳定性和较快的析晶速率。在一定的激光功率（70mW）作用下，最小结晶时间仅为~10ns. 该成果发表在国际著名期刊Appl.Phys.Lett.,103,031914 (2013)，全文链接：http://dx.doi.org/10.1063/1.4816062

图1 Zn掺杂Sb₇Te₃薄膜（a）电阻与温度的关系；（b）结晶活化能及10年数据保持力

图2 激光脉冲作用下，反射率随激光功率和脉冲宽度的关系变化图（a）Ge₂Sb₂Te₅（b）Zn_30.19(Sb₇Te₃)_69.81