铌酸锂（LiNbO3，LN）是一种应用前景广泛的多功能晶体，具备出色的铁电、非线性、光折变、压电、电光以及声光等特性。近年来，随着智能终端、高速通信设备的飞速发展，传统畴工程难以解决器件横向尺寸大、功耗高、性能低等问题。绝缘体上LN薄膜（Lithium Niobate Thin Film On Insulator，LNOI）可以大幅减小极化电场，从而实现畴工程器件的微型化、高集成和低功耗，突破传统LN器件性能瓶颈。因此，进行LN铁电单晶薄膜异质集成及LN薄膜电畴调控机理的研究，对LN畴工程的功能升级和应用推广具有重要的科学意义。
　　本文围绕LN薄膜工艺优化、微畴热稳定性与畴壁传导增强三个方面展开研究，并对热致亚稳态电畴演化、畴壁电流进行测试分析。首先，完成LN低温直接键合与感应耦合等离子体（Inductively Coupled Plasma，ICP）干法刻蚀工艺优化。采用等离子体活化技术解决键合面的热应力失配问题，进而探明温度、压力与键合质量的关系；运用ICP干法刻蚀技术提高LN刻蚀精度，进而对光刻胶与金属掩膜层的LN刻蚀进行分析。其次，通过分析室温下电场极化电畴反转的动力学模型，进而揭示亚稳态电畴的生长机理，建立热致亚稳态电畴演化的理论模型，提出增强反转电畴热稳定方法。最后，定性分析畴壁倾角影响畴壁传导的机理，揭示小振幅直流偏置电压对畴壁电流的增强机制，从而实现稳定的畴壁传导。
　　在LN薄膜工艺优化方面，利用半导体异质集成平台，提出在200℃以内，10000N压强下低温直接键合方案。运用ICP干法刻蚀技术，实现深400nm的8×8μm凸台结构的精确刻蚀。在LN薄膜电畴调控方面，通过压电力显微镜实现300nm宽度薄膜电畴极化，并记录亚稳态电畴在加热--冷却过程的结构演化，实现反转电畴热稳定性从55～85℃增加到150℃以上。在畴壁电流调控方面，通过导电力显微镜施加小振幅直流偏置电压调制畴壁倾角，使畴壁电流从30pA增长至100pA。