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钛酸锶铅[(Pb,Sr)TiO3，PST]材料因具有高的介电常数及介电可调性，低的介电损耗，以及其居里温度随Pb/Sr的比例而改变且较容易调节，与微电子工艺兼容性好等，从而被认为是微波可调器件、动态随机存储器件及非易失性铁电存储器的理想材料。
本文根据PST薄膜的特点，选择Sr含量占50％的钛酸锶铅薄膜[Pb0.5Sr0.5T1O3，PST50]作为研究对象，采用溶胶、凝胶工艺制备了PST50薄膜，研究了薄膜的结晶性能及介电、铁电性能等。研究的主要内容如下：
1.通过改进热处理工艺，采用逐层热处理方法在Pt/Ti02/Si02/Si、LaNi03/Si(LNO/Si)、ITO导电玻璃衬底上制备了PST50薄膜，研究了热处理温度对薄膜的结构及结晶性能的影响。研究表明，在Pt/Ti02/Si02/Si、ITO导电玻璃衬底上的PST50薄膜呈现随机取向，在LNO/Si衬底上的PST50薄膜呈现出一定的a轴取向；PST50薄膜在650℃热处理下获得最佳的结晶性能；研究证实逐层热处理工艺有利于改善薄膜的结晶性能。为了进一步研究a轴择优取向对PST50薄膜电学性能的影响，在La1-xNdxNiO3/Si(LNNO/Si)衬底上制备了高度a轴择优取向的PST50薄膜，为后续研究打下了基础。
2.研究了Pt/TiO2/SiO2/Si、LNO/Si、ITO导电玻璃衬底对PST50薄膜的介电、铁电性能的影响。研究发现，Pt/Ti02/SiO2/Si、INO/Si衬底上的薄膜在650℃热处理下介电常数最大、损耗最小、调谐率及品质因子最高、剩余极化强度最强，这与薄膜在650℃热处理时具有最佳的结晶性能相符合。研究亦证实逐层热处理工艺有利于改善薄膜的电学性能。650℃热处理下Pt/TiO2/SiO2/Si、LNO/Si衬底上的PST50薄膜，1kHz时，介电常数及损耗分别为1168、0.046及1280、0.023，剩余极化强度及矫顽场分别为5.1μC/cm2、35.7 kV/cm及7.51μC/cm2、30.6kV/cm；LNO/Si衬底上薄膜的介电、铁电性能比Pt/TiO2/SiO2/Si上薄膜的要好，这是由于LNO与PST50良好的晶格匹配或a轴择优取向的影响；ITO导电玻璃衬底上的薄膜在600℃时具有较好的介电、铁电性能，这与Pt/TiO2/SiO2／Si、LNO／Si衬底上薄膜不同，应是玻璃衬底微形变致使薄膜产生微应力所致。
3.针对PST50复合薄膜改性的研究还较少，在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了PST50/BNT复合薄膜，研究BNT覆盖层的引入对薄膜的结构、介电及铁电性能的影响。BNT覆盖层的引入可以有效降低Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上PST50薄膜的损耗，在1kHz时，薄膜的损耗降低了一个数量级，介电常数也有所减小，损耗的降低极有利于PST50薄膜的实际应用。受BNT薄膜性质的影响，薄膜的介电常数、调谐率、品质因子、剩余价值极化强度及矫顽场等都受到了影响。薄膜的介电常数、调谐率、品质因子都比Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上PST50薄膜有所降低，而剩余极化变化不大，矫顽场则随热处理温度的升高而减小。650~C热处理下的PST50/BNT复合薄膜，1kHz时，介电常数及损耗分别为905、0.0048：100kHz电场频率下，8V的偏置电压测量时，调谐率及品质因子分别为39.1％、8.7；在8V的测试电压下，剩余极化强度及矫顽场分别为9.2μC/cm2，57.7 kV/cm。