锆酸铅基反铁电薄膜在反铁电相-铁电相相变附近有着大的电能量释放,是一种有望获得优良储能、介电可调和电卡性能的钙钛矿结构材料,可用于储能、移相器及制冷领域。目前相关研究主要集中在掺杂元素、电场强度和温度对反铁电-铁电相变及电学性能影响规律的研究。然而,薄膜取向对反铁电-铁电相变行为及其电学性能的影响规律不是很清楚。本论文以锆酸铅钡薄膜为研究对象,制备了不同组成和取向的薄膜,研究了薄膜组成和取向对介电、铁电和电卡性能的影响规律。本文主要研究内容和结论如下:(1)采用溶胶凝胶法在(100)、(110)和(111)取向的铝酸镧单晶上制备了与其具有相同取向且导电性良好的镍酸镧底电极;然后在此基础之上制备了与底电极同取向高质量的锆酸铅钡薄膜材料,其取向度分别为97.06%、96.82%和97.08%。研究发现,通过改变锆酸铅钡薄膜的热分解温度可实现薄膜的取向性生长。其中,(100)取向薄膜生长需要的热分解温度最低,为400℃。(111)取向薄膜生长所需的热分解温度最高,为500℃。而(110)取向薄膜所需的热分解温度居于两者之间。(2)对不同组成和不同取向锆酸铅钡薄膜的介电性能、偏压下的介电性能进行了研究。发现薄膜的居里温度、反铁电-铁电相转变电场均与薄膜的组成和取向有关。通过偏压下的介电性能获得组成为Pb0.95Ba0.05ZrO3薄膜沿(001)、(011)和(111)方向的居里温度分别为210℃、184℃和192℃。组成为Pb0.8Ba0.2ZrO3薄膜沿(001)、(011)和(111)方向的居里温度分别为92℃、94℃和78℃。Pb0.8Ba0.2ZrO3薄膜沿(110)取向的锆酸铅钡薄膜偏压下的介电常数变化率最大,其值为73.7%。Pb0.95Ba0.05ZrO3薄膜沿(001)、(011)和(111)的反铁电-铁电相转变电场分别为133kV/cm、129kV/cm和121kV/cm。Pb0.8Ba0.2ZrO3薄膜相对应的相转变电场分别为33.6kV/cm、24.0kV/cm和32.0kV/cm。(3)对不同组成和不同取向的锆酸铅钡薄膜的电卡性能进行了研究。发现沿(111)取向生长的薄膜的电卡性能最好。(100)、(110)和(111)取向Pb0.95Ba0.05ZrO3在200K-300K的温度范围内、电场强度为725kV/cm的条件下获得的最大绝热温变ΔT依次为13.51K(253K)、20.47K(257K)和 45.96K(246K);生长方向为(100)、(110)和(111)取向的Pb0.8Ba0.2ZrO3薄膜在200K-300K的温度范围内、电场强度为670kV/cm的条件下获得的最大绝热温变ΔT依次为27.78K(253K)、28.5K(250K)和31.8K(249K)。