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锆钛酸铅Pb(Zr1-xTix)O3(PZT)是具有典型钙钛矿结构的陶瓷材料,它具有介电性、铁电性、压电性、热释电性等优异性能,可广泛应用于微电子学、光电子学、集成光学、微机电系统等领域。本实验首先以分析纯PbO、ZrO2和TiO2为原料,采用固相烧结法制备了不同组分的PZT压电陶瓷靶材,得出最佳的制备条件是850℃预烧2h,1050℃烧结8h,此条件下制备的PZT靶材,X射线衍射(XRD)测试结果显示得到了纯的钙钛矿结构,并且随着锆含量的增大,衍射峰逐渐增强,有向左移的趋势,晶格常数发生了变化。Zr/Ti比为52/48的陶瓷在1KHz处的相对介电常数值在准同型相界处达到最大,为534,相应的介电损耗值为0.04,所制备的PZT材料介电损耗值均小于0.18,达到了一般制备压电器件的要求。同时采用固相法制备了三个稀土掺杂系列PEZT(Pb1-xEux(Zr0.52Ti0.48)1-x/4O3)、PDZT(Pb1-xDyx(Zr0.52Ti0.48)1-x/4O3)和PLZT(Pb1-xLax(Zr0.52Tio.48)1-x/4O3)的陶瓷靶材,均得到了无杂相的钙钛矿结构,制备出的掺杂靶材均无杂相,薄膜有较好的致密度与介电性能。对于掺杂系列A:PEZT(掺杂Eu2O3),最佳的制备条件是850℃预烧2h,1050℃终烧12h,得到了纯的钙钛矿结构。逐渐增加Eu的掺杂含量以后,介电常数逐渐增大,并在Eu掺杂含量为2at%时达到最大,为390,介电损耗较低为0.0097,当继续增大Eu的掺杂含量时,介电常数开始减小,介电损耗也相应的增加,实验结果表明适量Eu掺杂可提高陶瓷的介电性能。Eu掺杂含量为2at%时对应的压电常数最大,为256pC/N；对于掺杂系列B:PDZT(掺杂Dy203)而言,最佳的制备条件是900℃预烧2h,1000℃烧结12h, XRD结果显示无杂相。对于此掺杂系列B而言,在Dy掺杂含量为1at%得到了最优的介电常数382,相应介电损耗也较小0.016；Dy掺杂含量为1at%时对应的压电常数最大,为298pC/N。对于掺杂系列C:PLZT(掺杂La203)而言,最佳的制备条件是950℃预烧2h,1075℃终烧12h得到的性能较好。与未掺杂时相比,La掺杂可以提高陶瓷的介电常数,对于此掺杂系列C而言,当La掺杂含量为2at%时,介电常数达到最大498,介电损耗0.011；此时对应的压电常数也最大,为325pC/N。然后利用脉冲激光沉积技术在SrTiO3(001)衬底上沉积了不同组分、不同掺杂系列的PZT薄膜。利用XRD表征了不同Zr/Ti组分Pb(Zr1-xTix)O3薄膜、不同稀土掺杂元素及不同掺杂含量对PZT薄膜晶体结构的影响。分析结果表明,所有薄膜都呈现单一c轴取向生长的,且没有杂相的存在,但组分的改变、掺杂元素的引入及掺杂含量的变化会对薄膜的结晶质量产生不同程度的影响。采用AFM表征了薄膜的形貌,得出所制备薄膜的均方根粗糙度均较小,说明所制备的薄膜表面均较均匀平整。其中在同等镀膜条件下,均方根粗糙度较小,表面形貌较优的PEZT、PDZT和PLZT中的掺杂含量分别是：Eu3+为2at%；Dy3+为2at%；La3+为3at%。从相应摇摆曲线看出,随着Dy掺杂含量的增大,半高宽FWHM没有明显的变化。PLZT薄膜的FWHM除了掺杂2at%而外,其余薄膜的均较小。La掺杂含量为2.5at%和3at%时薄膜的结晶质量较好,半高宽FWHM分别为0.27。和0.35。。最后计算了薄膜的晶粒尺寸以及分析了掺杂离子进入PZT晶格的占位情况。