碳酸铜钙(CaCu₃Ti₄O₁₂,CCTO)由于自身优异的介电特性受到了广泛关注,其在较宽的温度范围内（100⁴00K）可以保持较高的介电常数值（>10⁴）,CCTO材料优异的介电特性适应数字电路的高集成度和电子器件的微型化发展。同时CCTO材料同样具备显著的非线性I-V特性,使其在微电子领域具有广泛的应用前景。本文主要研究MgTiO₃掺杂和Cu非化学计量比对CCTO薄膜的非线性I-V特性的影响,并提出合理模型对实验现象进行解释。本课题采用固相法制备陶瓷靶材,采用磁控溅射法制备CCTO薄膜。使用X射线衍射（XRD）检测薄膜的物相成分,通过场发射扫描电子显微镜（SEM）来观测CCTO薄膜表面形貌,并使用半导体参数分析仪测试其非线性I-V特性。本文基于CCTO材料的晶粒-晶界-晶粒结构,采用肖特基发射和Poole-Frenkel电流传输模型对CCTO薄膜的非线性I-V机理进行解释,并采用Fowler-Nordheim隧穿模型对其击穿现象进行解释。在掺杂MgTiO₃的CCTO薄膜的研究中,MgTiO₃的掺杂会发生Mg²⁺对CCTO晶格中的Cu²⁺和Ca²⁺的取代。测量薄膜样品的I-V特性发现其阈值电压随着MgTiO₃的掺杂和温度的上升都会下降,并且随着MgTiO₃的掺杂肖特基势垒高度先升高后下降,缺陷势垒高度单调下降,非线性系数最高可以达到3.799（x=0.2）。在Cu的非化学计量比的研究中,在富Cu的CCTO陶瓷靶材中检测到CuO和TiO₂杂相的存在,当x=0.8时在CCTO薄膜样品中检测到了CuO杂相。肖特基电流发射模型和Poole-Frenkel电流传输模型都适用于解释其非线性I-V特性,且肖特基势垒高度随着Cu含量的增加而单调上升,而绝缘晶界处的缺陷势垒高度则先上升后下降。非线性系数随着Cu含量的增加同样先上升后下降,在x=0.4时达到最大值3.53。