铁电薄膜材料由于具有压电、热释电、光电、声光、非线性光学效应及高介电系数等一系列优良特性,使它在多个领域具备潜在的应用前景,受到了非常广泛的关注。近年来,已有众多研究表明可以通过改变各种各样的参数对薄膜性能进行调控,其中薄膜的晶体取向就是影响其性能的一个关键因素。此外,研究材料在外场作用下的纳尺度电畴行为是分析其宏观铁电、压电性能的基本途径之一,同时也能够为理解铁电材料的存储特性提供参考。因此,本文选取不同晶体取向的BaTiO₃（BTO）铁电薄膜作为研究对象,首先利用压电力显微镜（PFM）表征了不同晶体取向BTO薄膜的畴结构及压电性能,并系统的研究了不同晶体取向BTO薄膜在温度场下的畴态演变过程和压电响应变化规律。其次通过非线性热力学理论推导出（111）取向铁电薄膜的单晶多畴模型,采用实验与理论相结合的方式,研究了BTO（111）铁电薄膜在温度场下的畴态演变过程。最后分析了不同晶体取向BTO薄膜的介电、压电性能与温度的变化关系。本论文的主要内容如下:1.采用溶胶凝胶法,分别在（001）、（110）、（111）三种取向的Nb:SrTiO₃（N:STO）单晶衬底上制备出了BTO薄膜。通过X射线衍射（XRD）、X射线Φ扫描及拉曼光谱等手段研究了薄膜的微观结构。结果表明,三种BTO薄膜不仅在面外延续N:STO衬底的晶体取向有序生长,面内各晶面也呈有序排列。2.利用PFM研究了不同取向BTO薄膜在纳米尺度下的面外、面内畴结构,并分别测试了三种样品的压电特性。研究发现,薄膜的畴结构及性能存在明显的晶体取向依赖性,并通过自发极化方向与电场施加方向所形成的角度以及晶界和畴界数量对其性能的差异进行了合理的分析。3.利用PFM对不同晶体取向BTO薄膜在温度场下的畴态演变进行了系统的研究,并记录了其在不同温度场下的局部压电响应和铁电翻转行为。同时,通过非线性热力学理论模型与实验观测的畴态演变结果相结合,分析了BTO（111）薄膜温度场下畴态演变机制。4.利用不同晶体取向薄膜的非线性热力学模型研究了温度对单晶多畴铁电薄膜介电和压电性能的影响。通过数值计算得出不同晶体取向BTO薄膜介电和压电系数随温度变化的关系图,结果表明,在多数畴变温度处会产生性能的突变。