铋层状钙钛矿结构SrBi2Ta2O9(SBT)具有优异的铁电性能，尤其因可作为信息存储介质而受到了广泛的重视与研究。但SBT本身还存在着一些缺点。结合铁电器件研究的基本问题，本文对SBT的合成、SBT尺寸效应及铁电-顺电相变行为、SBT的电畴结构与缺陷以及SBT铁电物理性质的理论描述四个方面进行了详细深入的研究。　　结果表明，通过优化制备工艺可以克服SBT合成温度高、剩余极化小的缺点。采用乙二醇为溶剂、醋酸为催化剂、用无机盐部分替代醇盐的溶胶凝胶工艺，使制备SBT纳米颗粒和薄膜的晶化温度降低到500～550℃。通过优化基片的预热处理工艺、薄膜的化学成分配比等参数，得到化学计量和非化学计量SBT薄膜表面致密，平均粗糙度分别为16.6nm，15.0nm；剩余极化2Pr值分别为16.6μC/cm2，19.8μC/cm2；矫顽场强Ec分别为68V/cm，73V/cm。　　通过红外、Raman、介电、热分析以及变温X射线等研究手段，发现SBT纳米颗粒与薄膜中存在着显著的尺寸效应。尺寸效应导致SBT存在新的相变行为。纳米SBT的基本相变过程为：A21am→A21am+FNR→I4/mmm；在非化学计量Sr0.85Bi2.1Ta2O9中可能的相变过程为：A21am→ A21am+FNR→ Amam→I4/mmm。从A21am→ A21am+FNR的转变过程中存在着结构驰豫；从A21am+FNR→I4/mmm的转变过程存在着介电驰豫现象，晶粒直径为27nm化学计量和32nm非化学计量SBT纳米颗粒中的Tm值分别为23℃和56℃。其中， FNR弥散分布在铁电相基体中，只占总体积的一部分，接近室温时体积分数约为20％～30%。　　TEM观察表明，非化学计量Sr0.85Bi2.1Ta2O9和掺Nb的SBT中存在三种基本铁电畴组态：180°畴界、90°畴界和反相畴界。在掺杂Nb无压烧结SBT和化学计量的热压烧结SBT样品中都出现了由应力所引起的条纹状衬度，计算表明形成α边界条纹所需的应力下限值约为2.4GPa。在块体SBT还观察到了少量位错。通过TEM大量观察，结果显示在非化学计量和掺Nb的块体SBT中容易形成缺Bi的杂质相SrTa2O6。　　通过加入应力边界条件在LGD理论框架下描述了纳米SBT中的相变行为，对居里温度、自发极化强度、介电常数、比热随晶粒尺寸的变化做出定量评价，得到与实验基本一致的结果，并通过外推得到SBT铁电性存在的临界尺寸为4.85nm。采用DFT理论研究了SBT中的能带与态密度及有择优取向的多晶SBT的红外光学性质。在化学计量SBT中，铁电相和顺电相在布里渊中心的带宽分别为2.26eV，1.98eV。通过能带图可以确定Bi和O之间存在着杂化。在非化学计量Sr0.85Bi2.1Ta2O9中，Amam及铁电相A21am的带宽分别为1.39eV,2.24eV。在考虑了Drude效应的情况下，计算得到的红外图谱和光学参数与SBT薄膜实测曲线符合的很好。