本论文主要开展了相变存储器存储单元设计与关键制备工艺方面的研究，包括相变材料制备与性能表征，电极材料制备与表征、电路模拟及器件结构优化三个方面。 首先，本文简单论述了半导体存储器及非挥发性存储器的发展历程，并简单介绍了几种重要的非挥发性存储器。详细介绍了非挥发性相变存储器发展历史，重点论述了相变存储器的原理，包括材料分析、器件结构及基本性能等，通过和其他存储器比较，阐述了相变存储器的主要优点，调研了目前国际最新的研发状况及相变存储器关键技术的研究重点。然后在理论和实验两方面研究了相变材料，电极材料及存储单元结构等内容。取得的主要结果如下： 1，通过优化制备工艺，包括溅射功率、气压等条件，制备出满足特定需要的Ge₂Sb₂Te₅薄膜，具体研究了其结构、相转变、电阻等性能。溅射功率直接影响Ge₂Sb₂Te₅薄膜沉积速率，功率越大，速率越快。而溅射气压越高，薄膜由面心立方转变为六方晶态的结晶温度越低，意味着面心立方结构越不稳定。 2，Ag掺杂Ge₂Sb₂Te₅薄膜的相变温度随着Ag掺杂量增大而升高，由未掺杂时的172.7℃上升到11.3％掺杂时的210.0℃。Ag掺杂使得多晶态的Ge₂Sb₂Te₅薄膜具有更大的电阻率，这有利于减小相变存储器的写入电流。使用一种简单但实用的方法测试了薄膜的I-V曲线，证明Ag掺杂并不破坏Ge₂Sb₂Te₅薄膜本身的相变性质，只是增加了阈值电压。 3，用高真空电子束蒸发制备的W电极具有很好的热稳定性能，能承受700度高温，且采用Ti作为W与Si之间的过渡层时，可以制备出单一晶向、且结构稳定的α-W。其晶粒大小及表面粗糙度都要比在Si衬底上生长出的W要好。 4，优化了磁控溅射制备GeWN薄膜的工艺条件。当W靶功率为DC200W，Ge靶功率小于等于100W，N₂／Ar比在0.5至1之间时，制备的GeWN薄膜结构稳定，表面平