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电子信息系统正在向体积更小、速度更快和功耗更低的方向发展,促使电子材料的薄膜化和多功能复合化以及电子器件的片式化和多功能集成化的快速发展。将以极化为特征的铁电功能材料与以电子输运为特征的半导体材料以固态薄膜的形式集成生长在一起,形成多功能一体化且具有层间功能调制耦合作用的铁电／半导体复合薄膜新材料,为研制更高性能的电子器件和新型的功能器件提供了新的思路和可能。对新型的铁电／半导体异质复合薄膜的探索研究具有重要的科学意义和应用价值。本论文探索Bi4Ti3O12(BiT)基铁电薄膜与ZnO基半导体薄膜的异质外延集成生长,采用脉冲激光沉积工艺,实现(100)取向的Bi3.6Hoo.4Ti3O12(BHT)铁电薄膜与Al掺杂ZnO (AZO)薄膜和Co掺杂ZnO (Zn1-xCoxO)稀磁半导体薄膜的外延集成生长。本论文的主要研究内容和结论如下。首先为了探索Bi4Ti3Oi2基铁电薄膜的生长工艺,采用脉冲激光沉积在Pt(111)/Ti/SiO2/Si基片上生长BiT和BHT薄膜,研究了工艺对薄膜结构取向的影响薄膜,并对BiT和BHT薄膜的取向和性能进行了比较。结果表明,较高的沉积温度和氧分压以及较大的激光能量能够促进薄膜中非c轴取向晶粒的生长。BHT薄膜表现出显著的铁电极化各向异性,主要自发极化发现仍沿a轴方向。Ho掺杂大大改善了BiT薄膜的漏电流和抗疲劳特性。要实现BHT/ZnO基半导体复合薄膜的外延集成生长,需要首先外延生长ZnO基半导体薄膜作为基底层,因此分别研究了AZO透明导电薄膜和Zn1-xCoxO稀磁半导体薄膜的脉冲激光沉积和外延生长。采用脉冲激光沉积工艺在c轴取向的蓝宝石基片上分别外延生长了(001)取向的AZO透明导电薄膜和Zn1-xCoxO稀磁半导体薄膜。研究发现,对于AZO薄膜,氧分压对薄膜结构和性能影响很大。随着氧分压的增大,AZO薄膜的晶粒尺寸增大,薄膜的厚度先增加后减小。13Pa氧压下外延生长的AZO薄膜的平均透过率达到94%以上,并具有最低的电阻率,可以作为外延集成生长BHT薄膜的基底。对于Zn1-xCoxO薄膜,在真空环境中外延生长的薄膜显示出室温铁磁性,但在高温和氧气氛中退火后铁磁性消失,显示出顺磁性,退火过程使Zn1-xCoxO薄膜的电阻率大幅升高。最后,在外延的(001)取向AZO透明导电薄膜和Zn1-xCoxO稀磁半导体薄膜上实现了(100)取向BHT薄膜的外延集成生长。BHT薄膜的(100)晶面与ZnO基半导体薄膜的(001)晶面存在长程的点阵匹配关系,其面内外延关系是BHT[001]//ZnO<010>。随着激光能量的增加,在(001)取向AZO薄膜层上外延生长的(100)取向BHT薄膜的结晶性变好,(100)取向BHT晶粒从最初的无规则形貌,经过链状结构,最终演变为等轴状晶粒。对BHT/ZnO基半导体异质复合薄膜的性能进行了初步探索。BHT(100)/AZO(001)异质复合薄膜呈现出透明特性,(500nm)BHT/(300nm)AZO复合薄膜在可见光波长范围的平均透过率达到89%；BHT/AZO和BHT/Zn1-xCoxO两种异质复合薄膜均表现出铁电极化特征,其中BHT(100)/AZO(001)的电滞回线表现出较好的矩形度,其铁电剩余极化值为2.0μC/cm2; BHT(100)/Zn1-xCoxO(001)异质复合薄膜表现出室温顺磁性。