钙钛矿氧化物材料由于其晶格结构的复杂性,在电学、光学、磁学和热学等方面具有丰富的物理特性,通过其薄膜材料的制备,有望应用在下一代的多功能电子器件中。本论文工作采用脉冲激光沉积的方法在Nb:SrTiO₃（100）和MgO（100）基底上生长了CaCu₃Ti₄O₁₂、Au: CaCu₃Ti₄O₁₂和Au: Ba0.6Sr0.4TiO3等单层薄膜材料,制备了Pt/CaCu₃Ti₄O₁₂/ITO/MgO、In/CaCu₃Ti₄O₁₂/ITO/MgO和ITO/ CaCu₃Ti₄O₁₂/ITO/MgO等多层薄膜结构,研究了钙钛矿氧化物薄膜的制备及电学、光学非线性等性质,重点分析了CaCu₃Ti₄O₁₂的热释电及I-V增强特性。主要研究内容和成果如下:1、利用脉冲激光沉积技术,在MgO（100）基片上制备了Au纳米颗粒掺杂的CaCu₃Ti₄O₁₂薄膜,通过测量纯CaCu₃Ti₄O₁₂和Au: CaCu₃Ti₄O₁₂薄膜的I-V关系,发现掺Au纳米颗粒后,薄膜的I-V非线性系数得到了较大提高。根据能带理论和拟合分析,用双肖特基结模型合理解释了Au: CaCu₃Ti₄O₁₂薄膜中的增强I-V非线性线性特性,证实了CaCu₃Ti₄O₁₂材料中确实存在边界效应。这种基于激光脉冲沉积技术掺杂金属纳米颗粒的方法为增强薄膜材料的I-V非线性提供了一种新的途径,对集成电路中电阻开关器件的制作具有重要意义。2、在Nb:SrTiO₃（100）基底上生长了多晶CaCu₃Ti₄O₁₂薄膜,经高强度电压极化后,形成垂直于薄膜表面的极化分量;在295 K到340 K的温度范围内,对于厚度为700 nm的CaCu₃Ti₄O₁₂薄膜,测得其热释电系数为1.35×10^-7 C /cm²K,比目前已报道的绝大多数材料提高了数倍至一个数量级以上。同时发现在300⁷00 nm范围内,热释电系数随薄膜厚度增加而变大,并用钛氧八面体畸变机制解释了CaCu₃Ti₄O₁₂热释电效应的来源。而对于未极化的样品,则观测不到明显的热释电现象,这表明CaCu₃Ti₄O₁₂薄膜内部的电偶极矩在未经极化时处于长程无序状态,而经强电场极化后,形成有序的电偶极矩,并能够在一定温度范围内长期稳定保持。本实验结果有力地支持了CaCu₃Ti₄O₁₂具有铁电弛豫特性的观点。3、以CaCu₃Ti₄O₁₂热释电薄膜作为响应元,自制了CaCu₃Ti₄O₁₂薄膜热释电探测器,在不同偏压状态下,对热释电信号进行了测试与分析。实验发现,外加偏压不仅能够降低热释电信号的半高宽,而且不同方向的偏压能够抑制或增强热释电信号,并基于热释电原理进行了解释。4、制备了不同掺金浓度的Au: Ba_0.6Sr_0.4TiO₃多晶薄膜。通过线性吸收谱测量发现,掺Au纳米团簇后,出现Surface Plasmon Resonance吸收峰,并且随掺金浓度增加而出现红移。用Z扫描的方法测量了不同掺金浓度的Au: Ba_0.6Sr_0.4TiO₃薄膜在波长532 nm、脉宽10 ns激光条件下的三阶非线性系数,所测得的最大三阶非线性系数虚部与实部分别为-1.93×10^-6 esu和1.13×10^-5esu,比目前已报道的其他金属纳米复合薄膜材料高1-2个数量级。同时基于复合薄膜的三阶非线性系数理论计算公式,分析了掺金浓度和复合薄膜的χ^（3）之间的关系。本论文的创新点主要包括:1.发现了Au纳米团簇掺杂的CCTO复合薄膜材料的增强I-V非线性效应,并用DSB模型分析了这种复合材料的导电特性,这一结果不仅证实了CCTO中的边界效应,而且为提高钙钛矿氧化物薄膜材料的I-V非线性提供了一种新方法。2.报道了在SNTO基片上制备的CCTO多晶薄膜的热释电特性,用动态法测得其热释电系数可达1.35×10^-7 C /cm²K,比目前所报道的大多数热释电材料提高了数倍至一个数量级,并且该实验结果有力地支持了CCTO具有铁电弛豫特性的观点3.用Z扫描的方法测量了Au: BST薄膜的三阶非线性系数,其值可达10^-5 esu量级,比目前所报道的大多数复合材料提高了1-2个数量级。同时从理论上分析了掺金浓度与三阶非线性系数大小的关系。