作为一种相当重要的电子功能材料,铁电材料一般都具有铁电性、压电性以及介电性等特征。铁酸铋及钛酸钡都是铁电薄膜材料中的研究重点,BaTiO₃是一种电介质材料,其介电常数较高、介电损耗较小且具有良好的铁电性,但其自发极化较小,是储能电容器的理想材料之一;BiFeO₃材料的自发极化较大,是室温下少有的单相多铁性材料之一,但其介电常数及电阻率均较低。我们将BiFeO₃及 BaTiO₃两种材料通过双层的形式进行整合,利用双层薄膜间的极化耦合及BaTiO₃层与底电极形成的空间电荷层,使材料间的特性"优势互补",得到高耐压、细长型的电滞回线,增加薄膜的理论储能密度及介电等性能。目前,在性能良好的BiFeO₃及BaTiO₃薄膜制备工艺中,一般需要的温度较高（大于500℃）或者涉及退火等工艺,这与CMOS集成工艺不兼容。因此,在硅基片上实现双层薄膜的原位中低温制备（500℃以下）具有重要的应用价值。本文采用磁控溅射技术,结合材料的性能及课题组前期工作,首先设计了BiFeO₃/BaTiO₃/SrRuO₃/SrTiO₃异质结构,通过调控双层薄膜的厚度比例及总厚度,得到了具有优异储能特性的薄膜。在此基础上,为实现与CMOS工艺的兼容,我们将基底材料换成硅,在中低温（500℃、450℃、400℃、375℃、350℃）下制备出具有良好铁电性及介电性能的薄膜。本文主要研究了一下几个方面的内容:1、BiFeO₃/BaTiO₃/SrRuO₃/SrTiO₃异质结构的电学及储能性能研究（1）控制薄膜的总厚度300nm不变,研究双层薄膜的厚度比例对薄膜的电学性能的影响。薄膜中两层的厚度比例对电滞回线的形状影响十分明显,BaTiO₃层占比的减少使回线形状更为细长,有利于储能密度的增加。50/250nm的薄膜击穿场强可达3750kV/cm,并具有高达79.45μC/cm2的饱和极化强度,有效储能密度为102J/cm3,效率为74.5%。（2）控制BiFeO₃/BaTiO₃厚度比例为1:1,设定薄膜总厚度分别为300nm、1300nn及2700nn,薄膜的极化强度随厚度的增加而增大,漏电流随厚度增加减小,300nm的薄膜具有最大介电常数;当BiFeO₃/BaTiO₃厚度比例为9:1时,电滞回线呈现出"双回线"的特点,与翻转电流相对应。（3）分别在（100）、（110）及（111）取向的SrTiO₃基片上制备150/150nm的BiFeO₃/BaTiO₃双层薄膜,在SrTiO₃（100）取向的基片上生长的薄膜介电性能最好。2、Si衬底上BiFeO₃/BaTiO₃双层薄膜的中低温制备（1）首先在500℃下,在硅基片上通过加入LaNiO₃缓冲层原位制备出具有优异的铁电及介电性能的BiFeO₃/BaTiO₃双层薄膜。在此基础上,逐渐降低制备温度,分别在450℃、400℃、375℃、350℃下,制备出具有良好的结晶性,且铁电及介电性能良好的薄膜。（2）选取（100）及（111）取向的SiO2/Si基片,加入LaNiO₃缓冲层,在500℃下制备BiFeO₃/BaTiO₃双层薄膜,并研究其电学性能。生长在Si（100）基底上的双层薄膜电滞回线形状更好,耐压性较好,介电性能也更优异。