铁电薄膜因其优越的性能越来越受到大家的关注。利用铁电薄膜制作的电子元器件,工作在辐射环境中时会受到辐照的影响而导致性能下降。当器件工作在航天、航空等领域时,由于在航空和航天环境中包含不同的高能射线粒子,这些射线会对工作在其中的电子系统、电子元器件等产生各种损伤效应,最终导致航天器出现功能失效、甚至会发生航天器坠毁,所以要求电子器件拥有较强的抗辐射性能。铁电抗辐射性能研究,目前主要集中在宏观性能随着辐射剂量变化以及一些基于单一变量的理论模拟。辐射效应对铁电畴微结构演化的影响进而对性能影响方面还较少涉及。研究表明,铁电薄膜中,X射线和γ射线诱导的电荷和缺陷主要积累于畴壁,进而导致其介电常数、剩余极化、疲劳特性和压电系数降低。原因是辐照诱导的缺陷偶极子和缺陷电荷对铁电材料中的畴壁的移动速度和翻转特性产生影响而引起性能退化。高剂量长时间的γ射线辐照下,铁电场效应晶体管的保持性能、疲劳特性等性能指标出现大幅度下降,最终失效。为满足恶劣环境下高可靠性的应用要求,必须深入研究辐射环境下铁电薄膜的失效的微观机理。本文主要研究内容如下:（1）采用蒙特卡罗方法,模拟了质子在不同入射条件下多种铁电电容结构的辐射损伤情况。系统的研究了不同结构铁电电容结构在辐射条件下质子射程及缺陷分布的区别。在质子垂直入射情况下,铁电电容结构中的粒子射程、空位数目和损伤深度都随着入射能量的增加而增大,多层金属结构作为电极的铁电电容受到的辐照损伤最小。当粒子以不同角度入射,随着入射角度的增加,不同电极的铁电电容结构中,粒子沉积位置和空位峰值向电极端靠近,同时多层金属结构铁电电容损伤最小。对于不同元素形成的空位,LaNiO3电极的电容结构中的空位浓度最高,多层金属结构中的空位浓度最低。（2）以典型铁电材料为研究对象,建立辐照缺陷电场描述的物理模型,结合热力学理论研究了辐照对铁电薄膜相变的影响,及其对其电卡效应的影响。首先,使用热力学方法模拟了在不同辐照注量和入射能量下,钛酸钡铁电薄膜垂直于平面的自发极化随温度变化曲线。分析了不同辐照条件下,铁电薄膜在平面内失配应变下的相变;其次,通过构建不同温度和辐照注量下的温度-应变相图,系统研究辐照对铁电材料相结构的影响;最后,研究结果表明,铁电薄膜的失配应变从张应变到压应变,钛酸钡铁电薄膜在垂直薄膜平面方向的极化会增加;具体而言,压应变使平面内的自发极化减小,同时导致其相变温度增加;拉应变的作用与压应变相反。同时辐照导致铁电材料的电卡性能退化。（3）建立了铁电畴结构中手性畴结构模拟的热力学研究模型,研究了辐照对钛酸钡铁电薄膜180°畴结构中极化分量的影响,以及电场、电畴翻转角度等对其极化分量的影响。具体研究内容和模拟结果如下,基于所建立的Landau-Ginburg-Devonshire模型,模拟了铁电薄膜180°畴结构的极化分量曲线,获取了相应极化分量,即Ising、Bloch和Neel等三种极化分量计算的模型。基于所建立的铁电薄膜180°畴极化分量的热力学模型,研究了电场和畴壁翻转角度等因素对Ising、Bloch和Neel等手性畴壁的影响及其对其极化分量的影响。计算结果表明,辐照对Ising极化分量影响不大,对Bloch极化分量有较大影响。而对Neel影响不大。（4）考虑辐照的影响,建立了铁电场效应晶体管中多晶铁电薄膜电畴结构模拟的相场模型。以典型的铁电薄膜为研究对象,探究了辐照下晶界厚度和晶粒取向等对多晶铁电薄膜铁电性能的影响。研究结果表明:辐照导致多晶铁电薄膜电学能升高导致其形成涡旋畴结构;随着晶界厚度的增加,多晶铁电薄膜的饱和极化强度逐渐减小,剩余极化强度逐渐减小,其原因主要是晶界处自发极化为零和其顺电性对多晶铁电薄膜整体极化的减小。然后利用半导体器件方程,计算了在辐照作用下铁电场效应晶体管的转移特性曲线、输出特性曲线和电滞回线等。从电畴演化的角度掌握了辐照对铁电场效应晶体管中铁电层性能影响的规律。