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铁电材料以其固有特性如剩余极化特性、压电特性、高介电常数、光电效应目前得到广泛的研究。而利用其极化特性制备的各种存储器件具有高的存储速度，高存储密度和可靠性在非挥发性存储领域受到日益重视，有希望成为继flash之后新一代的非挥发性存储器件。
本文主要从铁电材料出发，研究其掺杂改性工作，在此基础上研究了铁电半导体电容结构，然后制备了MFIS和MFMIS场效应管型铁电存储器件，研究其存储特性，最后将其运用于非挥发性逻辑单元中进行了研究。
在铁电材料研究部分，本文从基本的PZT(锆钛酸铅)铁电材料PZT出发，研究了镧掺杂改性对PZT铁电性，抗疲劳特性和漏电流特性的影响，得出了适用于铁电单管存储器件，综合特性良好的PZT薄膜，为下一步的工作提供了重要的依据。
其次分析了不同类型的铁电存储器件，制备了Pt/PZT/SiO2/Si和Pt/PZT/ZrO2/Si两种铁电半导体电容结构，研究了不同的介质层厚度和介质材料对I-V、C-V曲线的影响，详细地分析了频率对C-V曲线形状和存储窗口的影响，并结合模型的预测对低频C-V曲线及介面陷阱产生和作用机理进行了深入的探讨。
在MFIS和MFMIS器件制备部分，对原有的版图进行了改进，进行了器件的流片工作，制备了具有不同宽长比和上下电极面积比的存储器件。对其非挥发性和非破坏性读出特性进行了分析，研究了不同读写电压对存储窗口的影响。着重对MFIS和MFMIS器件的保持特性和疲劳特性进行了研究。
最后还研究了铁电单管存储单元在非挥发性逻辑电路中的运用，搭建了相应的外围测试电路。测试表明制备的MFIS和MFMIS结构能实现非挥发性逻辑功能。