作为一种无铅铁电材料，BiFeO₃（BFO）薄膜由于具有优异的铁电和压电性能，而有希望应用于信息存储和微机电系统中。研究人员已经证明，具有优异铁电性能的BFO薄膜一般是在N2或者较低氧分压情况下，退火温度范围在500到670℃的范围内得到的，这个温度远远低于BFO的居里温度（⁸50℃）。因此，薄膜在沉积和退火过程中不可避免的就会发生老化。老化是由于薄膜中的铁电畴逐渐被氧空位和低价离子形成的缺陷对（A2F e3）（VO₂）稳定的结果，老化会影响实际器件应用的长期稳定性。但是老化过程中形成的缺陷对会抑制薄膜中氧空位的移动，因此，在一定程度上会抑制薄膜的漏电流。由此可以推测，一定程度上的老化有利于薄膜性能的提高。此外，众所周知，铁电材料在热释电、压电和光电等领域的实际应用中，一般需要在大的电场和高温下对其进行极化处理，而直接沉积的具有自极化的铁电薄膜可以免除实际应用中对薄膜材料的极化过程，从而缩短了生产工艺流程，节约了生产成本。为了抑制BFO薄膜的老化，根据老化的机理验证老化与薄膜性能的关系，探寻BFO基薄膜产生自极化的原因，本论文采用金属有机分解法，结合层层退火工艺在不同电极上制备了BFO基薄膜，系统研究了LaNiO₃（LNO）厚度、退火温度以及老化时间对BFO基薄膜结构和性能的影响，同时研究了退火温度和离子掺杂对BFO基薄膜自极化的影响。研究的主要内容和结论如下：1、分别在Pt/SiO₂和LNO厚度分别为40，80和120nm厚的LNO（100）/Pt/SiO₂衬底上制备了BiFe_0.99W_0.01O₃薄膜，研究了不同电极以及LNO厚度对BiFe_0.99W_0.01O₃薄膜结构、结晶度和压电性能的影响。结果表明，与Pt电极相比，LNO更有利于薄膜结晶度和抗老化能力的提高。在LNO厚度为80nm的薄膜中得到了最大的剩余压电常数d33为118.1pm/V。2、在LNO（100）/SiO₂衬底上制备了BiFe_0.995W_0.005O₃薄膜，其退火温度范围为425℃到500℃，研究了退火温度对薄膜结构、表面形貌、漏电流、铁电和压电性能的影响。结果表明，薄膜在450℃下就可以很好的结晶，这是BFO-基薄膜目前报道的最低结晶温度。对于所有结晶的薄膜，BiFe_0.995W_0.005O₃薄膜的漏电流随着退火温度的升高逐渐增大。所有的结晶薄膜都具有饱和的电滞回线。在所有的结晶薄膜中都没有看到畴的反转，说明0.5mol%的W6+掺量就足以抑制薄膜的老化。450℃退火的BiFe0.995W0.005O3薄膜的剩余d33为128pm/V，这与500℃退火的BiFe_0.99W_0.0O₃薄膜的相当，说明降低掺量有利于降低薄膜的退火温度。3、在LNO（100）/SiO2衬底上制备了退火温度范围从为400到475℃的BFO薄膜，研究了退火温度对BFO薄膜结构、漏电和压电性能的影响，同时研究了老化时间对不同退火温度的BFO薄膜压电性能的影响。实验结果表明，随着退火温度的升高，BFO薄膜的漏电流逐渐增大。随老化时间的延长，BFO薄膜的压电响应先增大后减小，这也说明一定程度上的老化有利于薄膜压电性能的提高，但是老化依然会影响器件的长期稳定性。4、在LNO（100）/SiO₂衬底上制备了BFO、BiFe_0.97Ti_0.03O₃、BiFe0.97Ti0.015Zn0.015O3和BiFe_0.97Zn_0.03O₃薄膜。研究了退火温度对BFO薄膜自极化的影响，以及离子掺杂对BFO基薄膜自极化的影响。结果表明，BFO薄膜和LNO电极之间的外延应力是纯的BFO薄膜产生自极化的主要原因。在Ti⁴⁺和Zn²⁺离子掺杂的薄膜中观察到了相反的自极化现象。总之，本论文通过调整LNO电极厚度和退火温度有效地抑制了BFO基薄膜的老化，并研究了老化时间对BFO薄膜性能的影响，为以后人们利用老化行为奠定了基础。同时找到了BFO基薄膜自极化产生的机理，从而为以后薄膜在微电子器件中的应用奠定了基础。