铁电随机存储器（FRAM）是利用铁电材料的剩余极化双稳态特点实现存储,具有读写速度快、低功耗、抗辐射性能好等特点,在汽车电子、航空航天等对安全性、可靠性要求特别高的领域有着非常重要的应用潜力。PZT铁电薄膜具有较大的剩余极化,良好的电滞回线矩形度,低极化反转电压以及快的反转速度等特点,在FRAM中有着不可替代的地位。然而,其抗疲劳性能差是阻碍其应用的一个瓶颈。当PZT与电极材料Pt集成时,随着极化反转次数的增加很容易出现疲劳现象,严重影响FRAM的寿命和可靠性。本文在PZT铁电薄膜和Pt电极之间引入BMN缓冲层,研究缓冲层对PZT铁电薄膜铁电以及疲劳性能的影响,并探讨PZT/BMN薄膜的温度稳定性。主要结论如下:1、采用层层退火和快速退火的热处理工艺条件下,550-750oC之间热处理30-300 s,PZT薄膜形成完全的钙钛矿结构。700-750oC热处理180-300 s,晶粒生长均匀却又不发生异常长大。PZT薄膜的临界厚度为580 nm,引入厚度为10nm的BMN缓冲层后,临界厚度可降低到470 nm。2、在PZT铁电薄膜与Pt电极间引入BMN缓冲层,通过提高PZT薄膜的结晶质量和抑制PZT与Pt的互扩散,能够有效地降低薄膜的介电损耗、漏电流,提高抗疲劳性能。纯的PZT薄膜与Pt的互扩散层厚度达到了110 nm,电场强度为100 kV/cm时,漏电流为5.30×10^-5 A/cm²,反复读写次数不超过10¹⁰次。引入10 nm的BMN缓冲层后,PZT与Pt的互扩散层厚度减少到40 nm左右,漏电流为4.4×10^-6 A/cm²,降低了一个数量级,读写次数可以超过10¹²次。3、引入BMN缓冲层能够有效提高PZT薄膜的温度稳定性。一方面BMN缓冲层的引入能阻碍缺陷的迁移,提高薄膜的结晶质量,降低漏电流,从而增加了其介电温度稳定性。另一方面BMN缓冲层对铁电薄膜畴壁的钉扎作用会随着温度的升高而逐渐减弱,能够提高薄膜的剩余极化值,进而增加了其铁电温度稳定性。