铁电存储器是一种在断电时不会丢失存储信息的非易失存储器,具有高速、高密度、低功耗和抗辐射等优点,显示出良好的应用前景和极大的发展潜力。而具有性能优良的铁电薄膜是制作铁电存储器的基础。本文以应用于非易失性存储器的铁电薄膜的制备和性能研究为目的,采用Sol-Gel法在Pt/Ti/SiO₂/Si和p-Si衬底上制备出Bi₄Ti₃O₁₂和Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂铁电薄膜,并对不同温度退火的样品的微观结构和铁电性能进行了系统地研究,还利用慢正电子束技术对La掺杂改善Bi₄Ti₃O₁₂铁电薄膜疲劳性能的机理进行了探索性地研究,取得了一定的创新性成果和结论。系统研究了La掺杂改善Bi₄Ti₃O₁₂薄膜铁电性能的机理,认为La³⁺离子取代(Bi₂Ti₃O₁₀)2-层中易挥发的Bi³⁺离子后,对其晶格结构、电子结构和相互作用力等产生了改变。由于La³⁺离子可以增强类钙钛矿层中氧离子的稳定性,减少在类钙钛矿层的VO ??缺陷浓度,提高抗疲劳特性。La³⁺离子与氧离子2p的轨道杂化较弱,这就会间接影响了Ti4+离子3d轨道和O2-离子2p轨道的杂化,使得离子间的短程斥力增强,TiO6八面体的对称性会增加,极化沿c轴方向的偏转增大,导致a轴方向的极化减小,c轴方向的极化增加,从而提高了Bi₄Ti₃O₁₂铁电薄膜的剩余极化值。采用Sol-Gel法在Pt/Ti/SiO₂/Si和p-Si（100）衬底上成功制备出高质量的Bi₄Ti₃O₁₂和Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜。研究了退火温度对Bi₄Ti₃O₁₂和Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜的晶相及表面形貌的影响:少量La掺杂并没有改变Bi₄Ti₃O₁₂的基本晶格结构,经过550℃退火的薄膜基本是钙钛矿晶相,在600℃退火的薄膜已经形成比较完整的钙钛矿晶格结构;薄膜表面具有较好的平整度,晶粒排列致密,尺寸均匀,结晶情况良好,没有裂缝和孔洞等缺陷。750℃退火的MFM结构Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂铁电薄膜在测试电压为6 V时,其2Pr为20.0μC/cm²,2Vc是2.7 V;650℃退火的Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂铁电薄膜漏电流密度为2.8×10-8 A/cm²,表现出良好的绝缘性能;Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂铁电薄膜在测试电压为5 V时,经过1×109次极化反转后,其剩余极化值几乎没有下降,表现出良好的抗疲劳特性。同时还研究了La掺杂对Bi₄Ti₃O₁₂薄膜铁电性能的影响。在测试电压为6 V时,700℃退火的MFM结构Bi₄Ti₃O₁₂和Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜,Bi₄Ti₃O₁₂薄膜剩余极化值2Pr从12.5μC/cm²提高到Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜的18.6μC/cm²,矫顽电压2Vc没有发生明显变化,都是2.8 V;而疲劳性能测试表明,经过1×10⁹次极化反转后,Bi₄Ti₃O₁₂薄膜剩余极化值下降了24%,而Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜则表现出良好的抗疲劳特性,其剩余极化值几乎没有下降。研究了MFM结构和MFS结构Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜的铁电性能,在此基础上探讨了衬底对其铁电性能的影响。发现制备在Pt/Ti/SiO₂/Si衬底上的Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜的铁电性能要优于制备在p-Si衬底上的,主要是直接制备在p-Si衬底上的Bi_3.25La_0.75Ti₃O₁₂薄膜,在F-S界面处形成一层低介电常数的氧化物薄膜层（一般为SiO_x）,这种硅氧层对薄膜的铁电性能会产生破坏性的影响。首次利用慢正电子束技术研究了铁电薄膜中V_O^··缺陷的作用,证实了La掺杂降低了Bi₄Ti₃O₁₂铁电薄膜中V_O^··缺陷浓度,增强了(Bi₂Ti₃O₁₀)2-层中O2-离子的稳定性,达到提高Bi₄Ti₃O₁₂铁电薄膜抗疲劳特性的目的。为研究新型抗疲劳Bi系层状铁电薄膜提供了有价值的参考依据。