电介质电容器由于具有高功率密度和快速充/放电的特征受到越来越多的关注,这些特征对于现代电气电子应用如先进的脉冲电力系统、混合动力电动汽车、能源动力系统和心脏除颤器等具有重要意义。目前,在各种形态的电介质电容器中,薄膜电容器因其较高的击穿场强得到了广泛的研究。尽管对于薄膜电容器的研究取得了一定的进展,其储能特性仍不尽如人意,存在储能密度小、储能效率低和温度稳定性差等问题。本文选择Sr_x(Na_0.5Bi_0.5)_1-xTiO₃（0.3≤x≤1）薄膜为研究对象,通过优化极化行为、降低氧空位（V_o^-）浓度以及基于电场放大效应构造多层薄膜的思路,达到优化储能特性的目的,详细分析了缺陷偶极子和界面对薄膜极化机制的影响,同时提出了一种将极性团簇嵌入到非晶薄膜中的新方法来提高储能效率。首先以Sr_0.3(Na_0.5Bi_0.5)_0.7TiO₃弛豫型铁电体薄膜为研究对象,通过在Ti⁴⁺位引入Mn²⁺提高储能特性。一方面Mn²⁺与V··可以形成Mn²⁺-V··缺陷偶极子,提供一种恢复力有助于极化方向转向初始方向,从而大幅度降低剩余极化强度。另一方面受主掺杂Mn²⁺可以抑制Ti⁴⁺的变价,减少了自由电子在Ti⁴⁺与Ti³⁺之间跳跃所形成的漏电流路径,通过改变漏电机制使得载流子势阱变深,降低漏电流密度,提高击穿场强,制备出的1%Mn²⁺含量的薄膜在低电场强度下获得了较大的储能密度。为了进一步提高击穿场强,调控了薄膜的成分,通过降低Na+和Bi³⁺挥发量,达到降低氧空位浓度的目的。研究发现通过调控Sr²⁺含量,储能特性得到了进一步的改善。为了获得高的击穿场强,选择非铁电SrTiO₃薄膜为研究主体。首先在Ti⁴⁺位引入Mn²⁺,抑制Ti⁴⁺的变价,保证获得较高的击穿场强,在Sr²⁺位引入Na⁺_-Bi³⁺,通过构造局域极化区域优化极化行为,最终微量Na⁺_-Bi³⁺掺杂的ST薄膜在室温下获得了铁电性,极化强度显著提高,并获得了较大的储能密度。为了提高储能效率,在Sr²⁺位掺杂Ca²⁺,通过减弱畴间的相互作用,使畴更容易随电场翻转,降低极化滞后。Sr_0.9Ca_0.1Ti_0.99Mn_0.01O₃薄膜展现出纤细的电滞回线伴随有低的极化滞后,储能密度和储能效率都得到进一步的提高。本文还提出了一种将富含Na和Bi的极性团簇嵌入到非晶SrTiO₃薄膜中的新思路,进一步优化储能特性。非晶薄膜由于热处理温度低、缺陷少、无晶界和畴界,因而具有超高的击穿场强。极性团簇引起的各向异性的极性纳米区域可以随外电场自由地转换方向,并且不受晶体的周期性结构约束,从而使得非晶薄膜展现纤细的电滞回线线型,有较大的极化强度和较低的极化滞后。微量Na⁺_-Bi³⁺掺杂的ST非晶薄膜的在高电场强度（5015 k V/cm）下储能密度为65.3 J/cm³,储能效率为70.8%。选择成分相近且介电常数相差较大的两种Na_0.5Bi_0.5TiO₃-SrTiO₃薄膜构成多层薄膜进一步改善储能特性。一方面,基于电场放大效应的电压分配模型,实际施加在高介电常数膜层的电场会被放大,达到提高击穿场强的效果。另一方面,通过增加堆垛周期数引入多界面,利用界面电荷耦合效应和应力松弛增大极化强度。基于此设计的Na_0.5Bi_0.5TiO₃-SrTiO₃多层薄膜的击穿场强比单层薄膜提高了44%,极化强度得到大幅度的提升,最终获得了60 J/cm³的储能密度。与目前的研究现状相比,在较低的电场强度（<2700 k V/cm）下实现了高储能密度。