进入21世纪以来,信息化已深入人心。随着科学技术的发展,信息的存储和处理成为了人们日常生活的主题。现今社会随着人们对生活品质要求的不断提升,电子产品的体积越来越小,功能越来越全面。这些都对电子器件提出了更高的要求,例如更大存储能力、更有效的冷却能力等。铁电薄膜材料因其具有优异的铁电、介电、电卡性能,且易于集成到电子元器件中,所以受到了广泛的关注。本文主要以锆钛酸铅基(PZT)钙钛矿氧化物为研究对象,通过溶胶—凝胶法在氟掺杂氧化锡(FTO)导电基底上制备铁电薄膜材料,对其进行掺杂改性,并深入研究了掺杂对其铁电性能和电卡性能的影响。首先,通过优化溶胶的配制步骤,用溶胶—凝胶法在较低的退火温度下制备了PbTiO₃薄膜,减少了因高温退火造成的PbO的挥发。将Cu引入到PbTiO₃薄膜的晶格中,通过研究发现Cu掺杂造成PbTiO₃晶体结构由四方相转变为赝立方相,并且PbTiO₃薄膜的剩余极化强度随Cu的引入出现先增加后减小的趋势,矫顽场则出现相反的趋势,在Cu掺杂量为2.0mol%时得到最大极化强度和最小矫顽场。我们认为一定量的Cu掺杂能够替代PbTiO₃中的Ti,并与由于PbO挥发造成的氧空位结合,减少了薄膜中氧空位的浓度,从而使铁电性能增加。而过多的Cu无法以离子的形式进入钙钛矿结构中,将以CuO和Cu2O的形式存在于PbTiO₃薄膜中。所得结论为通过适量Cu掺杂,可以使PbTiO₃为铁电层的铁电随机存储器的性能得到提升。其次,为了获得更高铁电性能的铁电薄膜材料,通过溶胶—凝胶法在FTO导电基底上制备了PbZr_0.53Ti_0.47O₃(53/47)薄膜。通过将AgNO₃的乙二醇甲醚的溶液与溶胶液混合,制备了不同掺杂量Ag掺杂的PbZr_0.53Ti_0.47O₃薄膜,并对薄膜中Ag的存在形式进行了分析,讨论了Ag的掺杂对PbZr_0.53Ti_0.47O₃薄膜剩余极化强度的影响。通过分析薄膜的晶体结构,得知Ag是以粒子的状态存在与薄膜中的,即Ag掺杂PbZr_0.53Ti_0.47O₃薄膜为0-3型复合薄膜。通过对溶胶的吸收光谱和薄膜XPS结果分析,发现在掺杂量较低时Ag是以AgO的形式存在于溶胶中的。在对薄膜退火时所采用的温度高于AgO分解温度,因此,AgO分解成Ag粒子和O,分解产生的O会补充薄膜中的氧空位,使PZT(53/47)薄膜的剩余极化强度增加,使其更适合铁电随机存储器的应用。最后,为了提高铁电制冷器件的制冷性能,获得更适于实际应用的铁电制冷器件。通过溶胶—凝胶法在FTO基底上制备了非取向的PbZr_0.95Ti_0.05O₃(PZT(95/5))薄膜,经过反复试验,在配制PZT(95/5)溶胶时加入一定量的去离子水能够得到长时间稳定存在的溶胶,增加了溶胶稳定性。沉积薄膜过程中通过等离子体处理,使FTO基片具有一定的亲水特性并在其表面上制备了较厚的PZT(95/5)薄膜。通过将SiO₂微球的悬浊液与溶胶液混合的方式将Si掺入了PZT(95/5)薄膜的晶格中。用间接测量的方式研究了未掺杂和不同含量Si掺杂PZT(95/5)薄膜的电卡性能。分析得到一定量的Si掺杂是引起PZT(95/5)电卡性能升高的重要原因。我们认为随着Si掺杂量的增加,反铁电正交相的PZT(95/5)逐渐转变为反铁电四方相,当Si掺杂量为1.0mol%时,PZT(95/5)薄膜中正交相和四方相共存,复杂的相结构导致铁电畴极易被外加电场影响,从而得到较大的电卡性能。