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随着全球数据量的增加,传统存储系统（比如:Flash memory,FLASH）因其物理结构的限制而逐渐满足不了大数据时代对数据存储的快速、高密度、低功耗的要求。相变随机存储器（Phase-change random access memory,PCRAM）因为有着结构简单、速度快、功耗低、使用寿命长等优点被人认为是新时代存储器领域最具潜力的候选者。PCRAM的核心是以硫系化合物为基的相变材料（Phase-change material,PCM）。与大多数PCM相比,Sb-Te合金具有较快的结晶速率,而受到了人们的广泛关注。然而Sb-Te合金的非晶相热稳定性差是制约其发展的关键因素。此外,目前文献中关于Sb-Te合金的工作主要集中在几种固定的Sb/Te原子比例的金属间化合物上,且其相变存储性能随Sb/Te组分变化的研究不充分。因此本文主要以高通量计算结合从头算分子动力学模拟的方式对Sb1-xTex固溶体以及几种典型的SbmTen金属间化合物进行研究。在此基础对Sb-Te二元合金体系进行改性研究:探讨NM-Sb-Te固溶体（Noble Metal,NM=Ru、Rh、Pd、Ag、Os、Ir、Pt、Au）材料作为PCM应用的可行性,以及贵金属元素对Sb2Te3非晶相热稳定性的影响。并在这两部分研究内容的基础上建立NM-Sb-Te相变材料数据库,探寻NM-Sb-Te相变材料的材料基因。（1）为了深入了解Sb-Te合金在PCM领域的内在机理,探索最佳候选材料,本论文利用理论计算方法,针对二元Sb-Te合金的能量、结构、稳定性以及电子结构等进行了系统地研究。研究结果表明:Sb-Te合金的最稳定结构形式为层状构型;合金的凸包能曲线由纯Sb、纯Te和Sb16Te3、Sb Te、Sb2Te3三种金属间化合物组成;Sb1-xTex固溶体为Sb-Te合金的亚稳相,但适当提高温度可以抑制固溶体的分解;Sb-Te合金的结晶态和非晶态在富Sb区域和富Te区域的差异较小,而不适于作为PCM进行应用;中间区域Sb-Te合金的结晶态和非晶态的电子结构表现出明显的差异性。结合能量、结构、稳定性和电子结构的计算结果,最适用于PCM的Sb-Te合金的固溶度为0.4<x<0.6范围内。（2）为了研究贵金属元素（NM=Ru、Rh、Pd、Ag、Os、Ir、Pt、Au）固溶改性对Sb-Te合金作为PCM应用的影响和机理,本论文对Sb2(Te1-xNMx)3、(Sb1-xNMx)2Te3固溶体的能量、晶体结构、稳定性、电子结构、非晶态结构等进行了研究了。结果表明:NM固溶度x<0.167时,相应固溶体的结构稳定性较差;Sb2(Te1-xNMx)3固溶体随着NM元素固溶度的升高会失去层状结构（x>0.889或者x>0.778）;(Sb1-xNMx)2Te3固溶体在整个固溶度范围内均保持着层状结构;Sb2(Te1-xNMx)3固溶体的无序度有限,且NM-nd轨道对电子结构的影响远大于Sb-5p、Te-5p轨道,倾向于表现NM元素的性质;(Sb1-xNMx)2Te3固溶体的无序度较高,电子结构由NM-nd、Sb-5p、Te-5p三者杂化贡献;NM=Pd、Ag、Pt、Au时,两类固溶体的非晶态与晶态的差异较小不适合于作为PCM进行应用;考虑能量、晶体结构、非晶相结构、电子结构的结果,我们认为(Sb1-xNMx)2Te3固溶体适用于作为PCM进行应用,最佳NM元素为Os、Ir。（3）基于对Sb-Te合金与Sb2(Te1-xNMx)3、(Sb1-xNMx)2Te3固溶体的研究结果,采用浏览器/服务器架构模式,开发和构建了NM-Sb-Te相变存储材料数据库。为实现数据的精确查询,数据库系统构建了多条件查询功能;实现了数据库的动态维护;数据库系统具备简洁的界面和直观的操作逻辑;保留了数据库系统的可移植性,为深入开发做好了准备;数据库中存储了1318条数据记录,共计存储23724个数据点。本文的创新点:以Sb1-xTex固溶体体系为研究对象进行系统的理论计算工作。对其晶体结构、电子结构,以及非晶相结构进行了研究,筛选出适用于PCM应用的Sb-Te合金的固溶度范围（0.4<x<0.6）;通过对(Sb1-xNMx)2Te3、Sb2(Te1-xNMx)3固溶体进行研究,探明了NM元素对Sb-Te合金晶体结构、电子结构、非晶相结构的影响,找到了适用于PCM应用的NM固溶位点及种类;建立起NM-Sb-Te相变材料数据库,顺应材料基因组计划,为之后对于NM-Sb-Te合金的工作提供了指导。