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钙钛矿氧化物纳米晶，因其在光学、微电子学及光电子学的中广泛的应用前景，备受注目。本文以硬酯酸法合成掺钡钛酸铅，掺铅钛酸钡及掺钡钛酸锶等纳米晶，对其结构特性、光谱，表面态及热学特性等进行了研究，并取得如下有意义的结果：
1.X射线谱，拉曼谱，差热分析等研究掺钡钛酸铅(PBTO)纳米晶的结构相变，铁电性，软模特性等与掺钡浓度的关系。掺钡浓度达到临界浓度x=0.4，纳米晶从铁电四方相变为顺电立方相。当浓度大于临界浓度，纳米晶失去铁电性，铁电-顺电相变消失。上述相变行为导致四方性的减少，甚至远小于具有弱铁电体的钛酸钡。掺钡过程中，Ba5p态与O2p态间的交互作用间接减少了Ti3d与O2p间的杂化，弱化了铁电性，引起E(1TO)软模的软化和相变温度的降低。PBTO材料中E(1TO)软模的软化程度明显与尺寸效应相关，具有较小尺寸的纳米晶软模的软化程度越弱。差热分析得到随掺钡浓度增加纳米晶的相变温度减小，这与X射线以及拉曼光谱的测量结果完全吻合。当x=0.4，升温曲线和降温曲线均消失，铁电性消失。热滞测量说明PBTO纳米晶中的相转变属于弱一级相变。
2.研究了掺铅钛酸钡纳米晶的铁电四方性及表面态。拉曼光谱及XRD谱表明在低铅掺杂或无铅掺杂的情形，掺铅钛酸钡纳米晶存在四方相，四方性随掺铅浓度的增加而增加。XPS结果表明随掺铅浓度的增加，Ba3d的原子百分比减少而Pb4f的原子百分比增加，导致BPTO纳米晶中表面态比例Ba3d/Pb4f下降。Ba3d5/2峰拟合高斯分布得到2个分量；其中属于钙钛矿环境峰的BaⅠ值，随掺铅浓度的增加，强度降低并下移。Pb4f7/2峰拟合亦得到两个分量，其中的低能峰PbⅠ，属于钙钛矿成分，随掺铅浓度的增加，强度增加并上移。PbⅠ和BaⅠ的频移使得PbⅠ和BaⅠ间的能隙随掺铅浓度的增加而减少。对C1s和O1s的XPS分析说明用硬酯酸法制备的BPTO纳米晶表面没有BaCO3和Ba(OH)2杂质相，BaⅡ与表面污染无关。对Ti2p的XPS分析说明掺铅将强烈地影响钙钛矿中钛的稳定性而对表面氧缺陷的浓度不产生明显的影响。
3.研究了掺钡钛酸锶纳米晶的生长，晶格结构，振动特性与钡参杂浓度的关系。硬脂酸法制备掺钡钛酸锶纳米晶在纳米晶的表面产生富钡区(Ba/Ti>1)，限制粒径边界的移动，导致平均粒径随掺钡的增加而减小。SBTO纳米晶具有良好的立方相结晶，其立方相特征随掺钡的增加而减弱，归于钡离子部分取代锶粒子时增大晶胞，破坏了钛酸锶的稳定性，导致四方性的增加。SBTO纳米晶存在一级拉曼线，归于缺陷或杂质拉曼选择定则发生弛豫。钡掺杂增加掺钡钛酸锶纳米晶的四方性c/a，导致拉曼振动模的软化。SrTiO3和Sr0.9Ba0.1TiO3的红外光谱表明，1470cm-1的C=O振动模以及371cm-1的O-Ti-O弯曲振动模并不随掺钡产生频移，但是613 cm-1 Ti-O延伸振动模则因四方性的增加，频率降至577 cm-1。
4.掺铅钛酸钡纳米晶的光致发光研究。在15mw激发下的光致发光(PL)谱显示了六个发光带，谱峰分别位于547，569，589，628，696和750 nm，明显的不同于Sol-Gel制备的60 nm BPTO纳米晶的PL谱。随掺铅浓度的增加，发光带的谱型产生变形，归因于尺寸效应和表面态。随BPTO纳米晶粒径的增大，628 nm及750nm呈现明显红移，归于量子限域效应。(Ba3d-Pb4f)/Ti2p值的计算表明样品不利于富钛相BaTi2O5簇的存在，并影响569，589和696 nm发光带的线型。在x=0.2和x=0.3右肩发光带的形成主要由于样品的粒径尺寸较大，以及大的(Ba3d+Pb4f)/Ti2p比值造成低能峰的衰减所致。x=0.4与x=0.5的样品，其尺寸相近但谱型有较大差异，归因于(Ba3d+Pb4f)/Ti2p具有较大差值的表面态差异。针对x=0.2下的右肩发光谱，在不同激发功率下，进行了洛伦兹拟合分析。5mw激发功率下记录了六个发光带589，647，696，750，807及865 nm。而547nm带及569 nm带出现在25 nm激发功率下。589，647，696 and750 nm带则不随激发功率的增加而频移。807及865 nm谱峰随激发功率的改变有较大的变化，并在同样的激发功率下与750 nm带重叠产生右肩突起的765 mm发光带。