随着半导体工业的飞速发展,传统SiO2材料已越来越不能适应MOS器件对栅极材料的要求,而HfO2基薄膜凭借其高的介电常数(high-k)、较宽的带隙等优点已成为研究热点,并已被广泛地应用于半导体工业中代替SiO2作为栅介质材料。近年来的研究表明,对HfO2纳米薄膜掺杂适量的元素(Al、Si、Y等)能观察到显著的铁电性,且相比于传统的钙钛矿结构基铁电材料,HfO2基薄膜与硅基半导体有良好的兼容性,使其能被制造为速度快、功耗低的非易失性铁电存储器。本论文研究钇掺杂氧化铪薄膜的溶胶-凝胶制备工艺及其性能,主要分析钇元素和薄膜的厚度对氧化铪薄膜相变影响及对薄膜电学性能影响。实验中,使用热重分析(TGA)和差示扫描量热法(DSC)分析溶胶在加热时的分解情况；使用X射线反射率测量(XRR)对薄膜的厚度进行测量,并分析其密度和表面粗糙度;利用X射线光电子能谱(XPS)分析薄膜中各元素的含量、比例及原子结合方式；利用掠入射X射线衍射(GIXRD)对薄膜进行微观结构分析；最后用铁电测试仪测量薄膜极化曲线和漏电流,以分析薄膜的介电常数和薄膜的质量。结果表明,溶胶-凝胶法制备的12.9 nm厚的薄膜,Y掺杂量在1.75 mol%时是相变临界转变点,Y掺杂量少于临界转变点时薄膜为单斜相,高于临界点薄膜变为立方相,Y掺杂量为1.75 mol%左右时为两相共存。2.50 mol% Y掺杂量的薄膜相变存在临界转变厚度,该厚度为18.4 nm左右,低于此厚度薄膜为立方相,高于此厚度薄膜为单斜相。这说明,在薄膜很薄的情况下(达到纳米量级)只需少量的Y掺杂量,即引入少量的氧空位,就能与表面能的共同作用在室温下稳定立方相。薄膜中的键结合方式是Hf-O键和Y-O键,同时证明,薄膜中Y的理论含量与实际含量几乎一致。通过不同镀膜周期制备的钇掺杂的氧化铪薄膜的电学性能优于通过浓缩或稀释改变溶胶浓度制备的薄膜；薄膜不同晶体结构会得到不同的介电常数；使用不同镀膜周期制备的薄膜在场强1MV/cm下漏电流密度在10-6,10-7A/cm2数量级,表明获得了高质量的薄膜。