BiFeO3薄膜是一种窄带隙半导体，并且在居里温度以下还具有自发极化，这两方面的原因使得BiFeO3薄膜对可见光具有高敏和快速响应并且能产生稳定的光电压和光电流，即产生光伏效应。这为BiFeO3薄膜在光敏和其他光电器件方面的开发和研究提供了一条崭新的途径。另外，阻变存储器(RRAM)被认为是下一代非易失性存储器的有力竞争者。而最近，有报道BiFeO3薄膜还具有电致阻变特性，这表明BiFeO3薄膜还可用于RRAM中的一种新型存储材料。在这篇论文中，制备了Pt/BiFeO3基薄膜/FTO三明治结构的电容器或者RRAM存储单元，本文主要讨论其光伏和电致阻变开关特性，其主要研究结果如下：　　1. BiFeO3基薄膜的光伏特性研究　　对于铁电薄膜材料光电压的形成机制，主要考虑薄膜内部的自发极化或者剩余极化形成的极化电场和电极/薄膜界面的肖特基势垒所形成的内建电场。本文主要讨论材料的微结构，外电场极化，薄膜厚度，衬底的选择和掺杂对BiFeO3薄膜光伏特性的影响。　　(1)相对于通过不同的退火程序制备的厚度相同并且随机取向的BiFeO3薄膜，高度择优取向的BiFeO3薄膜因具有更大的自发极化从而产生更大的光电压和光电流。又进一步证实了通过外加电场极化可以调控多晶BiFeO3薄膜光电压的大小，而且高度择优取向薄膜中光电压变化的幅度更大本质上是源于其优化的晶体结构。实验结果表明通过优化晶体结构可以增强多晶BiFeO3薄膜的光伏输出和对外加电场极化的光伏响应，这使得高度择优取向的多晶薄膜很有可能取代制备成本昂贵的外延BiFeO3薄膜应用于相应的光电器件中。　　(2)讨论了薄膜的厚度对多晶BiFeO3薄膜晶格参数，自发极化和光伏输出的影响。随着薄膜厚度的增加，光电压越大，而对应的光电流越小；然而薄膜的自发极化并不是随薄膜厚度的增加而单调变化。实验结果表明薄膜层所吸收的激光光子的数量是决定不同厚度薄膜光电压的主要因素，而自发极化仅为次要因素。　　(3)相对于上述在FTO衬底上制备的BiFeO3薄膜，在ITO透明电极兼衬底上制备的BiFeO3薄膜晶体从R3c结构转变为R3m结构，由于晶体结构的不对称性减弱使得BiFeO3薄膜的自发极化减弱，从而在ITO衬底上制备的薄膜的光电压减小。　　(4)A位低价Ba2+掺杂使得薄膜晶体从R3c结构向R3m结构转变，而且因Ba2+的掺杂而增多的带正电氧空位缺陷会作为电子陷阱俘获更多光激发产生的电子，从而降低BiFeO3薄膜中因光致电子-空穴对反方向分离而形成的光电压。相对于纯BiFeO3薄膜，A位等价La3+和Nd3+掺杂的薄膜光电压变化比较小，这是源于三方晶格不对称性下降和薄膜中氧空位的减少。实验结果表明对于多晶BiFeO3基薄膜，还需要考虑氧空位缺陷对其光伏输出的影响。　　2. BiFeO3基薄膜的电致阻变特性研究　　主要讨论BiFeO3基薄膜在不同限制电流下的电致阻变特性。对于BiFeO3和Bi0.9La0.1FeO3薄膜，随着限制电流的增加，测得三种不同类型的I–V特性曲线，分别是有电阻转变但没有记忆效应的I–V回线，双极阻变和单极阻变特性曲线，并且用数据拟合的方法详细地讨论了这三种类型阻变I-V曲线的电流输运和电阻转变的机制。在0.4V的读电压下，两种薄膜材料中双极或者单极阻变的高低电阻比值分别大于104和105。通过对载流子输运机制的分析，证实第一种没有记忆效应的反常阻变是源于上界面和下界面的这两个肖特基接触，并且提出氧空位缺陷对电子的俘获/去俘获和导电细丝的形成/断裂分别是形成双极和单极阻变开关的原因。