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信息技术与人类社会的进步密不可分，随着现代社会信息量的迅速增加，相变光存储器以其信息读写速度快、能耗低以及稳定性好等特点，在近20年得到了持续的关注和研究。尽管相变光存储技术发展迅速，但是由于纳秒级的超快相变过程中直接测量晶化过程参量非常困难，理论计算与实验结果并不完全统一，人们对相变存储的相变机理认识仍然很模糊。因此，深入研究Ge2Sb2Te5(GST)相变材料的相变过程和机理，对于优化相变过程、揭示脉冲激光诱导信息材料相变机制具有重要的意义。本论文采用磁控溅射法制各Ge2Sb2Te5相变薄膜，首先对静态等温退火诱导Ge2Sb2Te5结晶态进行表征，然后通过控制薄膜的厚度、脉冲激光的能量密度等因素，研究脉冲激光诱导Ge2Sb2Te5结晶特点，重点研究其在厚度方向上的晶化特征，最后运用ANSYS有限元模拟激光诱导Ge2Sb2Te5相变过程中的热力学过程，结合实验现象，探究晶化机制。 在温度为180℃的静态等温退火实验中，使用透射电子显微镜(TEM)对保温不同时间的Ge2Sb2Te5薄膜进行了表征，研究了平均晶粒尺寸在等温结晶过程中的变化规律。在对1000nm厚的Ge2Sb2Te5薄膜180℃等温退火6个小时的实验中，运用原子力显微镜(AFM)对薄膜进行了表征，探究了厚度因素对静态等温诱导Ge2Sb2Te5结晶的影响。 在脉宽为30ns、波长为248nm的KrF准分子激光器辐照50nm、70nm和100nm的非晶Ge2Sb2Te5薄膜实验中，使用选区电子衍射(SEAD)和透射电子显微镜(TEM)对材料的表面结晶形态进行了表征。研究发现，50nm厚的薄膜相对于70nm和100nm厚的薄膜结晶更加完全。本论文构造了一个激光辐照Ge2Sb2Te5薄膜的热流模型，通过这一模型解释了薄膜厚度对脉冲激光诱导Ge2Sb2Te5材料结晶的影响。 在单脉冲激光能量密度为19.64mJ/cm2，26.67mJ/cm2和33.14mJ/cm2辐照Ge2Sb2Te5薄膜截面的实验中，使用选区电子衍射(SEAD)和透射电子显微镜(TEM)对厚度方向的不同结晶形态进行了表征与分析，研究发现，厚度方向上靠近表面的区域由粗大的柱状晶构成，远离表面的内部由细小等轴晶构成。之后进一步运用ANSYS对单脉冲激光能量密度为19.64mJ/cm2，26.67mJ/cm2和33.14mJ/cm2辐照Ge2Sb2Te5薄膜截面的温度场进行了有限元模拟，计算了不同能量密度条件下温度与温度梯度的变化特点，对柱状晶和等轴晶的形成原因进行了分析。 通过研究不同条件下脉冲激光诱导Ge2Sb2Te5的结晶特点，结合有限元模拟激光诱导Ge2Sb2Te5热力学的计算结果，建立了基于激光参数、厚度的热流模型，阐明了脉冲激光诱导Ge2Sb2Te5晶化的演化过程。这对于相变存储器的进一步优化与开发具有深刻的意义。