反铁电材料由于存在独特的外场诱导反铁电（AFE）到铁电（FE）相变行为在MEMS （Microelectromechanical System,微机电系统）微能源系统和制冷技术两方面具有潜在的应用前景。具有典型ABO3钙钛矿相结构的PbZrO₃（PZO）是目前研究最广泛的反铁电材料之一。本论文以PbZrO₃薄膜为基础，在Pt（111）/Ti/SiO₂/Si衬底上采用溶胶-凝胶法结合快速退火工艺制备了Eu、Nb掺杂改性PbZrO₃薄膜和Eu组分改变的梯度薄膜。采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、铁电综合测试仪、阻抗分析仪等手段系统研究改性PbZrO₃薄膜的微观结构、相变特性，并对改性机制进行探讨；对改性PbZrO₃薄膜的储能密度、能量效率、电热熵变、电热温变等方面进行评价。经过工艺优化，确定了溶胶中Pb过量20mol%，所有薄膜样品经过450℃预烧，650℃快速退火3min均可获得单一钙钛矿相结构。XRD分析表明，低掺杂含量Eu可以增加薄膜的（100）取向度，更高含量Eu掺杂PbZrO₃薄膜（100）取向度有所下降；Nb掺杂量不同也对薄膜的取向性有明显的影响，随着Nb含量的增加，薄膜由（100）择优取向逐渐转变为（111）择优取向。对Eu掺杂含量变化的PbZrO₃梯度薄膜XRD及扫描电镜（SEM）分析发现，叠层顺序对薄膜的微观结构有明显的影响。下梯度薄膜的晶粒较大，晶界明显，而上梯度薄膜晶粒较小，几乎看不出明显的晶界。对改性PbZrO₃薄膜的电性能及相变特性进行了研究。所有Eu改性PbZrO₃薄膜在室温下均为反铁电体，并且随Eu含量的增加，薄膜的铁电-反铁电相转变临界电场及反铁电-铁电相转变临界电场同时移向更高的电场，说明了Eu能够稳定反铁电相区和扩大反铁电相转变温区。组份的叠层顺序对薄膜的相变特性有很大的影响，室温下，下梯度薄膜为反铁电相，而上梯度薄膜为铁电与反铁电两相共存，上梯度薄膜较下梯度薄膜的相变更弥散。当Nb作为改性剂时，Nb的引入，破坏了PbZrO₃薄膜的反铁电相，稳定了铁电相并且使改性薄膜具有弥散相变特性。随着Nb掺杂含量的增加，薄膜铁电-顺电相转变温度降低，相变弥散程度增强。对改性PbZrO₃薄膜进行了储能性能评价。可逆储能密度（Jrev）、能量损耗（Jloss）能量效率（η）及稳定性均与Eu掺杂含量及叠层顺序有关联。随着Eu含量的增加，储能密度增加到一定程度后降低。当3mol%Eu掺杂时PbZrO₃薄膜出现最大的储能密度（¹8.8J/cm3）和最小的能量损耗（⁷.3J/cm3），能量效率达到72%，并且在测试频率和测试温度范围内薄膜具有较稳定的储能性能，抗疲劳性能更好。与上梯度薄膜相比，下梯度薄膜存在典型的双电滞回线、具有小的电滞损耗及高的极化值，因而下梯度薄膜具有更高的储能密度。对改性PbZrO₃薄膜进行了电热效应评价。通过对7mol%Nb改性的PbZrO₃薄膜进行变温电滞回线测试，运用Maxwell热力学关系式，计算了薄膜的电热熵变（ΔS）及电热温变（ΔT）。结果表明，电热温变ΔT、电热熵变ΔS都随温度的升高先增加后降低，在铁电-顺电相转变温度附近（¹40℃） ΔT和ΔS达到最大值，即ΔT=9.3K，ΔS=7.4J/K/kg。最大ΔT出现的温度点较纯PbZrO₃下降了约90℃，更接近室温。基于以上结果及分析说明了对PbZrO₃薄膜进行合理的改性可以优化材料的储能性能及电热效应，为使该材料在MEMS微能源系统和制冷技术中的实用发展提供了基础性研究结果。