BaTi₂O₅是一种新型无铅铁电材料,具有较高的居里温度,能够在较高温度环境下应用。目前,对BaTi₂O₅的研究主要集中于单晶、多晶和陶瓷等方面,对薄膜的研究还不够深入彻底,其相变行为的影响因素也十分复杂,需要进一步分析。本论文采用Sol-gel法合成制备BaTi₂O₅薄膜,探索其最佳制备工艺,并研究了Nb⁵⁺掺杂和Fe³⁺、Nb⁵⁺共掺对BaTi₂O₅薄膜结构和性能的影响,探究了不同掺杂离子对居里温区的宽化情况以及相变行为的影响因素。主要研究内容和结论如下:1、使用溶胶凝胶法在Pt（111）/Ti/SiO₂/Si基片上旋涂BaTi₂O₅薄膜,研究热处理工艺及原料的钡钛比对薄膜结构和电学性能影响,获得最优的制备BaTi₂O₅薄膜的工艺。研究发现采用5℃/min的升温速率制备的薄膜晶粒大小更加均匀,电学性能更优异,采用Ti:Ba=2的原料配比制备的薄膜具加优异的电学性能。2、采用溶胶凝胶法对BaNb_xTi_2-xO₅薄膜进行Nb⁵⁺掺杂,研究了不同Nb⁵⁺含量（0,0.002,0.004,0.006,0.008,0.01）对薄膜结构和电学性能的影响,并分析了其相变特点和影响居里温区宽度的因素。结合XRD和Raman光谱分析,证明了所有BaNb_xTi_2-xO₅薄膜均为单一相,取向随机,Nb⁵⁺离子进入晶格。对BaTi₂O₅薄膜进行介温谱测试,发现ε（T）曲线在介电常数最大处出现一个宽化的介电常数峰,这不同于单晶尖锐的介电峰,并且这个峰值对应的温度T_m不随频率的变化而发生变化,这属于弥散型相变。此外,掺杂Nb⁵⁺能有效提高BaNb_xTi_2-xO₅薄膜的介电常数并且宽化相变温区。随着Nb⁵⁺含量的增加,居里温度降低,并且所有薄膜均观察到弥散型相变。当x=0.006时,在200-400℃的温度范围内观察到一个异常宽化的介电常数平台,其值在350±10的范围内波动,BaTi₂O₅薄膜易变形的单斜结构、细晶作用、Nb⁵⁺掺杂和热应力均对这种异常宽化的介电平台有贡献。这表明掺Nb⁵⁺能增加薄膜的弥散程度,扩大相变温区。随着Nb⁵⁺含量的增加,BaNb_xTi_2-xO₅薄膜的剩余极化值先增大后减小,当x=0.004时,具有最高的2P_r值,为0.8μC/cm²,约为未掺杂薄膜的4倍。这表明掺Nb⁵⁺能提高薄膜的铁电性能。3、研究了Fe³⁺和Nb⁵⁺共掺对BaTi₂O₅薄膜的结构和电学性能的影响,并分析了施主和受主离子掺杂对薄膜相变行为的影响。结合XRD和Raman光谱分析,所有共掺Fe³⁺和Nb⁵⁺的BaFe_xNb_xTi_2-2xO₅（x=0,0.004,0.006,0.008）薄膜均为单一相且共掺离子进入晶格。共掺Fe³⁺和Nb⁵⁺能有效提高薄膜的介电性能。对x=0.004的薄膜测试其介温谱,发现ε（T）曲线在T_m处呈现一个宽化的介电平台,仍属于弥散型相变特征。通过居里外斯定律计算其弥散程度γ值,发现共掺Fe³⁺和Nb⁵⁺离子会增加薄膜的弥散程度,拓展相变温区。此外,合适掺量的Fe³⁺和Nb⁵⁺也能有效提高BaTi₂O₅薄膜的铁电性能。