随着集成电路技术的快速发展,人们对半导体器件材料的性能研究越来越深入。铋层状结构的Bi4Ti3O12（BIT）以其优异的铁电性能,较高的居里温度、良好的光电性能、较强的抗疲劳性以及各向异性引起越来越多的研究者的关注。Bi4Ti3O12本身的独特晶体结构使其具有优良的可裁剪性和可设计性。而且与传统的钙钛矿铁电材料如钛酸钡和锆钛酸铅等相比,Bi4Ti3O12具有相对较低的禁带宽度,约为3.0 eV左右,这种特性能够使其对太阳光的吸收可拓展到可见光区域。这些独特的特性使Bi4Ti3O12在信息存储技术、光电器件和传感器件中具有广泛的应用前景。基于以上研究背景,本文主要以溶胶凝胶法制备Bi4Ti3O12薄膜器件,深入研究其阻变特性、光伏效应和光电二极管特性。本文的主要研究内容如下:首先,我们采用溶胶凝胶法将Bi4Ti3O12铁电薄膜制备成Au/BIT/LNO/Si结构,研究其忆阻性能。结果证实了该器件具有可重复和稳定的双极电阻开关（RS）特性。在空气中退火的器件在电压为0.1和-0.1 V时的开关比约为10~2。在100个连续测试周期后,RS性能没有显著下降。我们还探讨了影响器件RS行为的因素。通过对退火后器件的RS特性的研究结合XPS分析,我们发现RS的性质与氧空位的存在密切相关。在空气中退火的器件比在氧气中退火的器件的RS效应有明显的提高。根据斜率拟合,器件的传导机制为欧姆传导和空间电荷限制电流（SCLC）。本研究成功地将Bi4Ti3O12铁电薄膜应用于记忆电阻器RS层。此外,本文还提出了导电丝理论来充分解释RS行为与氧空位之间的关系,为设计高质量的随机存取电阻存储器提供了有意义的灵感。其次,我们采用溶胶凝胶法在ITO透明导电衬底上成功制备了BIT/TiO2复合薄膜。研究了复合薄膜的微观结构、物理特性、光电响应以及极化对其光电响应的影响。电流-电压和电流-时间特性表明复合薄膜比纯Bi4Ti3O12和TiO2薄膜具有更好的光电性能。并利用异质结的能带变化来解释复合膜增强光伏性能的传导机理。此外,还探讨了外加偏压和极化操作对复合薄膜光电特性的影响。结果表明,施加正偏置电压可提高光电响应,而施加负偏置电压可降低光电响应。同时,负极化操作明显提高了光电性能,而正极化操作不仅降低了光生电流,而且能使光生电流的方向发生改变。这种可调制的光伏效应是由于铁电退极化场与异质结界面内建电场之间的耦合效应。本研究为复合薄膜提高和控制铁电光伏性能提供了思路,可应用于新型太阳能转换技术。最后,我们采用溶胶凝胶法制备了一种基于Au/BIT/P-Si结构的新型光电二极管。该光电二极管具有优异的紫外光（UV）控制光电二极管特性。器件在紫外光照射下具有较大的导通光电流,在8 V的偏置电压和30.5 mW/cm~2的紫外光强度下,光电流最高可达0.6 mA。在给定的正电压下,光电二极管的光电流随着紫外光强度的增加而显著增加。另外在实验的基础上,我们研究了紫外光辐照和偏压作用下光电二极管的能带变化和载流子运动的传导机制。