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随着铁电存储器近年来的发展，各种类型的铁电材料正在得到越来越深入的研究。其中铋系层状钙钛矿结构有较大的剩余极化和良好的疲劳性能正逐步成为备受关注的高密度铁电存储器的候选材料。本文从制备性能良好的A位掺杂的Bi系层状钙钛矿结构铁电薄膜入手，以自组装的方法制备了以Bi3.15Nd0.85TiO12(BNT)材料为主的铁电纳米结构，对其形貌及电性能做了系统的分析。在此基础上，以多孔氧化铝为模板制备了铁电纳米管，分析了纳米管的制备工艺，电学及光学性能。全文对以自组装方法生长的铁电纳米材料的制备工艺和电性能做了比较全面的研究。具体工作如下：
1、用MOD方法首次在Pt衬底上制备了一系列钇掺杂的Bi4-xYxTi3O12薄膜，其中x=0.00，0．10，0.30，0．50，0.75，1.00。实验结果表明钇掺杂的BTO薄膜表现出良好的疲劳性和较大的剩余极化，Bi3.50Y0.50Ti3O12薄膜的剩余极化甚至达到的Pr=20 μ C/cm2并同时经过1010加翻转后依然无疲劳。但该类薄膜材料也显示了较大的漏电流，我们从结构上对这一结果进行了分析，分析说明杂相的易于生成和稳定存在被归结为绝缘性能不佳的主要原因。当然，这也可能与部分导电性的Y元素进入了晶界有关。
2、首次采用MOD方法在Pt衬底上进行了自组装BNT以及BLT等铁电纳米单元的工作。
1)系统研究了前驱体溶液浓度对制样的影响，发现在前驱体溶液浓度超过0．008mol/l时，样品发生从分立晶粒到连续膜的转变；并且X射线衍射分析显示前驱体溶液浓度越低，产生纯钙钛矿相晶粒所需的铋元素过量越多。综合上述研究，我们认为制备分立BNT铁电纳米晶粒的比较理想的条件可能是：前驱体溶液浓度0.008mol/l，铋元素过量30％，750℃氧气氛下退火处理一小时，由此制备的样品呈现分立明显的BNT纳米晶粒，高约20～25nm，宽约100～150nm。
2)采用压电力显微镜对分立纳米晶粒进行铁电畴结构表征，发现任何一个单个晶粒内都没有明显的压电响应衬度，表明这些晶粒虽然横向尺度已经超过100mm，僵由于纵向尺度(高度)仅为25nm左右，因而可能仍处于单畴态。
3、借助多孔氧化铝模板首次制备了BNT铁电纳米线及纳米管，并对纳米管的微结构，电学、光学性能作了系统的研究。
1)分别采用了SEM、SPM、TEM 等手段对纳米管簇、单根纳米管的形貌进行了观测。其中HRTEM观察发现750℃下烧结得到的纳米管有良好的层状钙钛矿结构，且晶粒长轴C轴总是垂直于纳米管的管壁方向。当沿纳米管长轴方向加电场时，沿该结构自发极化方向、即a取向生长的BNT纳米管将会导致大的剩余极化。
2)利用RT6000将氧化铝模板和铁电纳米管作为并联电容进行测量，并模拟了剩余极化值。计算得到的剩余极化值大于相同的薄膜材料，该结果与高分辨电镜的观测结果相吻合。
3)利用HP4194进行介电性能测量时，我们在BNT纳米管样品中也观察到了和BNT陶瓷相同的500k附近的损耗峰，该峰具有弛豫峰的特性。通过对激活能的拟合我们发现，该损耗峰应该对应氧空位的损耗峰，且纳米管的氧空位激活能要大于陶瓷样品。由此可知纳米管样品中氧空位的浓度应低于相应的陶瓷样品，且畴的钉扎将减少，可反转的畴将增加，样品的剩余极化值将增大。这也是导致剩余极化值增大的一个原因。由于在高分辨电镜对单根纳米管的能谱分析发现Al元素始终存在，我们认为可能在高温退火过程中，部分Al离子游离出模板，并在层状钙钛矿结构A位的Bi挥发的情况下进入晶格代替了A位的Bi离子，这将导致氧空位的下降；当然，由于多孔氧化铝模板的限制作用导致的铋元素挥发量减少也是导致铁电纳米管中氧空位浓度减少的原因之一。
4、结合在上海天马微电子研发部的实习工作与晶体物理相关知识作了以压电晶体作为电控视角可变补偿膜的设计，并利用光学模拟软件进行了效果的模拟。这是首次将压电材料与显示技术结合起来，模拟结果显示了优良的视角可控特性。