空间动能武器的发展对脉冲功率技术的要求越来越高,脉冲功率系统的体积和重量的大小是限制其发展的决定性因素。要使脉冲功率系统小型、轻质化,高储能密度材料的研究在当前十分必要。储能介电材料中,而铁电材料储能密度高,可靠性强,可通过改性提高其储能密度。本文则针对BZT基铁电薄膜,通过掺杂改性与三明治结构设计改善其储能性能。本文采用溶胶-凝胶法以Pt(111)/Ti/SiO2/Si为衬底,经450℃预烧2min、850℃快速退火10min,制备了锆钛比不同的单成分BaZrxTi1-xO3薄膜(简记为BZT)、Mn掺杂(2mol%)的BZT薄膜及PZT/BZT/PZT三明治结构薄膜。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了BZT基薄膜的物相结构及形貌,采用阻抗仪研究了材料了介电-温度性能、介电-频率性能与介电-偏压性能,采用铁电仪研究了薄膜的铁电性能与漏电流-偏压特性。薄膜的物相分析结果表明,所制得的薄膜均为钙钛矿纯相,薄膜表面光滑平整,晶粒细小、均匀。研究了温度、频率、偏压对薄膜介电性能的影响。所有薄膜的介电常数随温度先增大后减小,且均在居里温度附近达到极大值并出现宽化。随着Zr含量的增大,薄膜的居里温度降低,介电常数减小,损耗增大。对薄膜的铁电性能研究表明,所有薄膜均具有弛豫性的电滞回线。Mn掺杂与三明治结构薄膜的极化值均比单成分薄膜高,且三明治结构薄膜最高。薄膜的漏电流随着偏压的上升而增大,Mn掺杂后薄膜漏电流减小,PZT/BZT/BZT三明治结构设计后漏电流增大,且Zr含量的上升增大了材料的漏电流。研究了不同电场与不同温度下薄膜的储能性能。随着电场的增大,薄膜的储能密度逐渐增大,能量损耗减小,储能效率减小。Zr含量的增大降低了薄膜的储能性能。在测试温度范围内,薄膜的储能密度随着温度的升高而减小。综上研究表明,通过调节锆钛比、Mn掺杂改性与三明治结构设计可改善薄膜的储能性能,且锆钛比为2:8的PZT/BZT/PZT三明治结构薄膜储能性能最优,储能密度最高可达16.41J/cm3。