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铁电薄膜具有丰富的物理效应，可以满足许多领域对功能陶瓷薄膜的特性要求，是制备热释电红外探测器、微型压电驱动器、铁电存储器、铁电声纳换能器等器件的理想材料。锆钛酸铅(简称PZT)是目前最典型并且最广泛研究的一类铁电薄膜。PZT体系被深入研究的主要原因在于它在准同型相界(简称MPB)附近具有优异的介电和压电性能。近十年来，很多研究者开展了围绕PZT在MPB附近的相结构及巨压电效应本质问题的研究。然而，铁电薄膜由于尺寸效应、残余应力效应而表现出区别于块体陶瓷的结构及电学性能。针对PZT薄膜在MPB附近相组成等问题远未研究深刻这一关键问题，本论文使用高分辨X射线衍射仪、扫描电镜、拉曼光谱等系统深入地研究了PZT基薄膜的相组成和电学性能。 采用溶胶-凝胶方法实现了均匀、稳定溶胶的合成并且对热处理过程进行工艺优化，最终在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备了具有钙钛矿结构、均匀致密的PZT基薄膜。织构结果表明了Zr/Ti配比、热分解温度及镧(简称La)元素掺杂因素是控制薄膜织构类型的有效方法。 系统研究了PZT薄膜在不同Zr/Ti配比时的相组成。结果表明PZT薄膜在MPB附近的相组成为单斜相与四方相共存，并且以单斜相为主；PZT(50/50)薄膜的相组成仍为单斜-四方相共存，但以四方相为主；PZT薄膜在菱方相区的相组成则随Zr/Ti配比而不同。具体来说，薄膜的相组成在60/40时是菱方相而在55/45和54/46时为单斜相。整体上，PZT薄膜的相组成随着Zr/Ti配比的降低或Ti含量的增加呈现出菱方-单斜-四方相的转变趋势。 深入研究了在Zr/Ti配比固定的情况下，厚度对PZT薄膜残余应力及相组成的影响。残余应力的测量结果表明了薄膜的应力状态为拉应力并且随着厚度的增加，拉应力的值逐渐降低。和PZT(50/50)块体陶瓷相比，薄膜的相组成是单斜-四方共存相而不是纯四方相。随着厚度的增加，相组成倾向于以四方相为主。这些研究结果暗示了较大的残余拉应力使得薄膜倾向于具有与块体陶瓷不一致的相组成。 研究了La元素掺杂含量对PZT薄膜相组成及织构的影响。PLZT(50/50)薄膜相组成的结果表明La掺杂起到了稳定四方相的作用，认为主要原因与La掺杂引起的晶格畸变因素有关。PLZT(60/40)薄膜相组成的研究结果表明了随着La掺杂含量的增加，薄膜相组成逐渐从菱方相转变为单斜相，相组成转变的临界掺杂含量值在5.0at.％附近。同时，PLZT(4/60/40)薄膜相组成的结果还暗示了随着厚度的增加，薄膜呈现出从单斜相到菱方相的转变趋势。 电学性能结果表明了相组成、La掺杂及残余应力因素对PZT基织构薄膜的电学性能有较大的影响。PZT薄膜在不同Zr/Ti配比的铁电性能结果表明了铁电性能与织构和相组成的共同贡献有关，也即较高的(111)织构和单斜相组成有利于增强薄膜的铁电性能(55/45和54/46情况)。La的引入能有效降低PZT薄膜的漏电流密度及提高介电性能，这主要归因于氧空位密度的有效降低及畴壁翻转能力的提高。La的引入对PZT薄膜的铁电性能的影响较为复杂，结果表明铁电性能不但与掺杂含量有关，还与掺杂引起薄膜的织构及相组成变化有关。初步探讨了热分解温度对PLZT(4/60/40)薄膜织构及压电性能的影响。压电性能结果表明了在优化热处理工艺下，(100)织构的PLZT薄膜表现出几乎与块体陶瓷媲美的压电性能(d33最大系数接近130pm/V)。