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本文选择了氮铝酸镧和硅酸镝作为研究对象，采用脉冲激光沉积(PLD)系统制备薄膜，并采用各种结构和电学表征手段，系统地研究了他们的微结构、热稳定性、电学性能等。同时，用PLD技术制备了不同氮含量的氮铝酸镧薄膜，着重对不同氮含量对氮铝酸镧性能的影响作了比较研究。主要结果如下：
1.y=0.4的LaAlO3(1-y/2)Ny(LAON)：微分差热分析(DTA)研究表明LAON(y=0.4)的晶相转变温度为860℃。AFM的研究表明PLD生长的约9nm厚的薄膜的表面光滑平整(RMS=0.112nm)，满足实际CMOS工艺中对薄膜质量的要求。在0.5MHz下测得LAON(y=0.4)薄膜的介电常数为33。比较不同温度下生长的薄膜，表明在600℃下制备的物理厚度为9nm的薄膜得到了较好的电学性能，EOT为2.64nm，漏电流为9.33mA/cm2，平带电压为0.337V。比较在不同氮气氛压强下生长的LAON薄膜，表明在20Pa氮气氛压下生长的LAON薄膜具有较好的性能。在优化的制备条件下：衬底温度600℃，氮气氛压20Pa，在氧气氛下快速热退火2min，得到物理厚度为4.5nm的LAON较好的综合电学性能为：EOT为1.2nm时，漏电流为86.2mA/cm2。
2.不同氮含量的LaAlO3(1-y/2)Ny(LAON)：LaAlO(1-y/2)Ny中的y分别为0，0.2，0.4，0.8，1。XRD和DTA的研究表明LAON的晶相转变温度大于845℃，能够满足半导体工艺对后退火的要求。通过测量LAON的介电常数，得到y=0.4的LAON有最大的介电常数，在0.5MHz下为33。比较相同物理厚度的不同氮含量的电学性能，得到y=0.4的LAON的薄膜具有较好的电学性能，EOT为2.07nm，漏电流为11.5mA/cm2，平带电压为0.673V，界面层电荷密度为3.33×1012/cm2。对漏电流曲线的进一步研究发现LAON薄膜的电导机制主要是Schottky发射。通过综合比较确认，y=0.4的LAON薄膜作为高介电栅介质材料具有相对最好的性能。
3.硅酸镝：XRD的研究表明硅酸镝薄膜在1000℃下退火15分钟仍然保持非晶态，达到了半导体工艺对退火的要求。在室温下测得其介电常数在0.5MHz约为18.6。比较不同温度下生长的硅酸镝薄膜，表明在400℃下制备的薄膜具有较好的电学性能：EOT为0.728nm，漏电流为1.67A/cm2，平带电压为0.372V。在400℃下、氧气氛中快速退火5min后，得到其电学性能：EOT为0.892nm，漏电流为140mA/cm2，电荷密度为1.12×1012/cm2。对其漏电流曲线的进一步研究发现，硅酸镝薄膜在低外电场和高外电场下的电导机制主要是Schottky发射。