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铁电薄膜作为在光波导、光电子、微型机械、红外探测器和新一代的存储器件的候选材料而被广泛地研究和开发利用。本论文以发展铁电薄膜及相关金属性导电氧化物底电极材料制备工艺、材料物理性质的研究和解决红外探测器件研制过程中出现的一些关键问题为重点，制备出了高质量、适合室温型红外探测器件用的铁电薄膜和相关底电极材料材料。在国际上首次发明并采用了高压氧处理的方法，在400℃的低温下成功制备出了具有优良铁电特性的PZT薄膜，同时将溅射制备LNO的电阻率降低到可与LNO外延薄膜相当。研究了PZT铁电薄膜和金属性导电氧化物LNO材料的微结构，电学特性，表面形貌等性质、特性。采用高压氧处理的方法，进行了初步的128×128元热释电焦平面列阵的研制工作。并在PZT128×128元探测器列阵单元器件上测得具有良好矩形度和饱和性的电滞回线。所有薄膜制备都是在400度以下完成的，为在读出电路和聚酰亚胺(微桥牺牲层)上制备器件打下了基础。主要的研究工作和结果有：
1) LNO溅射工艺条件选择和退火工艺条件选择
通过在不同基片温度(200℃～600℃)和不同氧分压百分比(0％～60％)溅射条件下，我们得到当氧分压固定时，LNO薄膜的室温电阻率随基片的温度减小而减小。当基片温度固定时，LNO薄膜的室温电阻率随着氧分压的增加而减小。在最佳的溅射工艺条件下(基片温度200℃氧分压为40％)，得到的电阻率为5～10×10-4Ωcm左右。
在基片温度200℃氧分压为40％，溅射生长得到高度(100)取向的LaNiO3(LNO)薄膜。原生长的LNO薄膜为金属性的，其室温(RT)电阻率为～9×10-4Ωcm。通过对原生长的LNO薄膜进行后退火处理能降低窒温电阻率，至700℃后退火的LNO薄膜的室温电阻率能降至～3×10-4Ωcm。但在800℃后退火的LNO薄膜会产生裂纹。
2) PZT溅射工艺研究
通过在不同衬底温度下溅射沉积PZT薄膜，我们得到的结果是RT，200℃，300℃，400℃，PZT(52/48)薄膜是无定形的，部份结晶的焦绿石，或共存的部分结晶焦绿石和部分结晶钙钛矿相。而衬底温度为500℃，580℃，600℃时，PZT(52/48)薄膜都结晶为高度(100)取向的钙钛矿结构多晶薄膜。电滞回线和C-V曲线显示，衬底温度为500℃，580℃，600℃的样品都具有铁电性。衬底温度越高，所得的铁电性越好，电容值越大，介电常数越大。但随着衬底温度的升高，驰豫频率变小，表明薄膜中的缺陷增多。
通过在不同氧分压百分比0％，10％，20％，40％溅射沉积PZT薄膜，得出随着氧分压的增加，薄膜的结晶度变差，直至氧分压增加到40％时成非晶薄膜。同时铁电性也随着氧分压的增加而变差。介电常数随着氧分压的增大而变小。但驰豫频率随着氧分压的增加而变高。
3)LNO薄膜高压氧处理结果
原生长的LNO薄膜为金属性的，其最低室温(RT)电阻率在生长条为衬底温度200℃，氧分压40％，最低电阻率为～5.5×10-4Ω cm。通过高压氧后处理，这个原生长的电阻率最低值还能被降低。经8 Mpa高压氧后处理后，室温电阻率可以降到1-5×10-4Ωcm。除此以外，还在基片温度为室温通过磁控溅射法将LNO薄膜沉积在Si(100)/n基片上。原生长的LNO薄膜为高电阻率的非晶薄膜(～5.9×10-2Ωcm)。即使通过高温800℃的后退火，还是为高电阻率的非晶薄膜。但经8 Mpa高压氧处理后，薄膜可以转变为室温电阻率非常低的菱形六面体相的多晶薄膜，其室温电阻率为1.09×10-4Ωcm。经高压氧处理的LNO薄膜可以和生长在晶格匹配的SrTiO3，LaAlO3，或sapphire单晶上的外延LNO薄膜的电阻率相媲美。
4)溅射沉积的PZT薄膜的高压处理
根据经典成核理论，通过高压气体环境降低了成核势垒，即高压氧气处理(HOPP)和高压氩气处理(HAPP)在400℃的低温，成功地使Pb(ZrxTi1-x)O3(PZT)薄膜结晶为高度(100)取向的钙钛矿结构。这个方法与以硅基半导体工艺技术为基础的读出电路相兼容。PZT薄膜的铁电性由P-E电滞回线确定。和600℃溅射原生长的PZT薄膜比较，经高压气体处理后，PZT(52/48)和PZT(30/70)铁电薄膜的电滞回线矩形性更好，剩余极化更大。经高压氩气处理，虽然PZT(52/48)能晶化成高度(100)取向的钙钛矿结构，但和高压氧气处理比较，铁电性较差，因而需要进一步的优化。
5)溶胶—凝胶沉积的PZT薄膜的高压处理
经高压氧处理，在低温400℃成功地制备出了高度(100)取向的由溶胶—凝胶法所得的Pb(Zr，Ti1-x)O3(PZT)薄膜，并得到良好的铁电性能。这个方法与现存的以硅基半导体工艺技术为基础的读出电路相兼容。PZT(50/50)薄膜显示出饱和性很好的电滞回线。在400 kV/cm的电场下，剩余极化为26μC/cm2，骄顽场为93 kV/cm。
6)器件应用
用低温高压下结晶成膜的技术在硅基SiN支撑层上制备了PZT128x128元探测器列阵，对列阵上单元器件测得电滞回线.所有薄膜制备都是在400度以下完成的，为在硅基读出电路和聚酰亚胺(微桥牺牲层)上制备器件打下了基础.