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本文阐述了基于热力学理论的Devonshire宏观唯像理论,分析了它在铁电体一级、二级相变及弥散相变中的应用,给出了铁电材料的自发极化、介电常数的理论计算方法,并进一步采用了Smolenskii的成份起伏理论解释了实际铁电体在居里温度附近出现弥散相变现象。另外在微观理论方面,为了解释ABO3钙钛矿铁电性的起源,采用第一性原理计算软件,计算了Ti位移对Ba1-xSrxTiO3 (BST)系材料体系能量的影响及BaTiO3的电子结构。基于对铁电相变理论的研究结论,本文深入研究了BST系陶瓷的制备工艺及电学性能。研究结果表明：Ba1-xSrxTiO3陶瓷的晶格常数随Sr含量的增加而减小Ba1-xPbxSr0.4TiO3(BPST)陶瓷的晶格畸变随Pb含量的增加而增加。BST系陶瓷的居里温度点可以通过改变A位替代的Sr、Pb成分来调制。对于Ba1-xSrxTiO3样品随着Sr含量的增加,居里温度降低。而对于Ba0.6-xSr0.4xTiO3陶瓷,随着Pb含量的增加,居里温度增加(从-25℃上升到120℃)。对BPST系陶瓷的拉曼光谱测试,发现TiO6八面体钙钛矿结构的BST系陶瓷随着Pb成份的变化由铁电四方相逐渐转变为顺电立方相结构时,290cm-1与720cm-1处的铁电特征峰几乎消失。BPST样品520-550 cm-1处的拉曼峰对应的Ti06伸缩模的频率随着Pb含量的增加而增加,这也说明TiO6八面体稳定性随着Pb含量的增加而加强。通过采用Smolenskii的成份起伏理论对BST系陶瓷介温峰进行了拟合,发现掺Pb的BST相对与纯的BST固溶体弥散指数明显增加,说明了对BST的A位Pb替代加剧了弥散相变。而对Ba2Pb4Sr4TiO3样品在不同频率下的介温测试发现该材料具有弥散相而没有驰豫体特性(即居里温度没有随频率而发生偏移),说明了弥散相的产生并非来源于内部的离子结构,而是因为微区内Pb,Sr,Ba的成份不均所致。为了使BST薄膜在室温附近兼有良好的介电和铁电性能,根据Ba0.6Sr0.4TiO3的化学分子式比例,采用了改进的固相反应法,制备了BST陶瓷靶材。采用RF磁控溅射法在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备了(Ba,Sr)TiO3薄膜,研究了基片温度、溅射气压、02气氛、靶基距对薄膜晶体结构及择优取向的影响,分析了形核过程中体形核(相变驱动力)、表面能、界面能等因素的作用机制。通过优化薄膜的磁控溅射工艺,获得(110)择优取向的BST薄膜,电滞回线测试表明其具有较高剩余极化强度。当电压为5V,对应电场强度为280KV/cm时,BST薄膜的矫顽场(EC+)为33kV/cm,剩余极化(2Pr)为6.2μC/cm2。经过1010读/写周期疲劳特性测试后,该薄膜的剩余极化几乎没有衰减。在7V扫描电压下,该薄膜的相对介电常数为161～255,调谐率约为37%。当工作电压低于5V,漏电流低于10-7A/cm2。该薄膜具有优良的介电调谐特性。最后,本文研究了介电常数可调的BST薄膜在移相器中的应用。根据准静态场法和全波分析法得出了共面波导型薄膜移相器(CPW)的等效介电常数和特性阻抗解。基于这些理论计算分析,设计了CPW的几何结构参数,并采用了HFSS软件分析了CPW的结构参数对移相器性能如器件损耗、特性阻抗、移相度等的影响。这为后续的移相器器件实用化制备提供了模型参考。