压电陶瓷及薄膜是当前发展极为迅速的重要功能材料,可用于传感器、驱动器和谐振器等多种电子元器件,应用涉及军事通讯,航空航天,信号处理等诸多高新技术领域。传统含铅陶瓷具有优异的性能,但铅是易挥发的有毒元素,为了满足绿色发展的需求,开发性能优异的环境友好型无铅陶瓷势在必行。（BaCa）（ZrTi）O₃基无铅陶瓷的相对介电常数（ε_r）大,剩余极化强度（P_r）高,介电损耗低,压电性能可与Pb(Zr_1-x-x Ti_x)O₃（PZT）材料相媲美,因而被认为是最有潜力取代含铅材料的陶瓷体系之一。但该体系陶瓷同时也存在着诸如烧结温度过高（通常>1500℃）,居里温度偏低（T_c≈90℃）,性能对温度依赖高等问题,阻碍了该体系陶瓷的实用化。另外,随着微电子行业的发展,制备高性能的无铅压电薄膜材料可满足市场对于电子元器件小型化及高集成化的应用需求,是当前无铅压电材料领域的研究热点,有着重要的实用意义。因此,针对上述（BaCa）（ZrTi）O₃系材料实用化进程中有待解决的问题,本论文研究了通过离子掺杂和液相助烧对陶瓷压电、铁电及烧结性能进行改善,探讨其性能变化的物理化学机制;同时摸索高性能压电薄膜材料的制备条件,研究掺杂、缓冲层及退火处理对于（BaCa）（ZrTi）O₃薄膜结构与性能的影响,对于该体系无铅材料的发展有着一定的的科研意义和实用价值。选用Tb₄O₇来调节（BaCa）（ZrTi）O₃的相结构,从而改善陶瓷的压电性能和铁电性能的温度依赖性。利用传统的固相反应法制备0.47(Ba_0.7Ca_0.3)TiO₃–0.53Ba(Zr_0.2Ti_0.8)O₃+x mol%（x=0.1⁰.5）Tb陶瓷（BCZT-x Tb）。研究了BCZT-x Tb陶瓷的相变、介电、铁电及压电性能。Tb为变价元素,Tb³⁺可占据陶瓷ABO₃结构中的A位,Tb⁴⁺可占据B位;随Tb掺入浓度的增加可逐渐降低陶瓷正交相与四方相过渡的相变温度(T_O-T)。Tb掺杂组分为0.2 mol%的样品具有最佳的室温铁电和压电性能;而当x>0.3 mol%时,在20⁹0℃的温度区间内,Tb的掺杂可明显减小陶瓷的铁电正温特性最大偏离值（dP_r）_M⁺,铁电温度稳定性得到改善。使用CaCl₂作为助烧剂对综合电学能最佳0.2 mol%Tb掺杂的BCZT陶瓷进行助烧改性,研究了烧结温度及掺杂浓度对陶瓷结构、组织形貌、介电、铁电及压电性能的影响,发现适量的CaCl₂可在各烧结温度下明显提高陶瓷的致密度和压电、铁电性能。1410℃烧结时,0.2 mol%Tb和0.2 wt%CaCl₂共掺样品的相对致密度为96%,其剩余极化强度P_r和逆压电系数d₃₃*分别可达11.4μC/cm²和720 pm/V,较纯BCZT的值分别提高了约39%和32%。介温测试表明0.1⁰.3 wt%CaCl₂的掺入可将陶瓷的居里温度T_C提高约10℃,扩宽了陶瓷的应用温度范围。利用固相反应法制备的陶瓷作为靶材,继而,在Pt（111）/Si基底上,采用PLD技术制备了BCZT-x Tb薄膜,研究Tb₄O₇的引入对于薄膜结构与性能的影响。结果表明,Tb掺杂可增加薄膜晶化程度及晶粒尺寸,降低薄膜的漏电流密度,改善其铁电和压电性能。其中0.4 mol%Tb掺杂的薄膜具有最佳综合电学性能,与纯BCZT薄膜相比,其漏电流密度下降近1个数量级;P_r从3.6μC/cm²增加到6.4μC/cm²;d₃₃*从52 pm/V增至63 pm/V。接下来,本文选择BCZT-0.4Tb薄膜进行退火处理,研究不同退火温度对薄膜结构与性能的影响,结果表明经800℃退火处理3小时的薄膜具有最佳的铁电性及压电性能,其P_r=9.8μC/cm²,E_c=26.6 kV/cm,d₃₃*=74 pm/V。采用PLD技术先在Pt（111）/Si基底生长出约200 nm厚的SrTiO₃（STO）作为缓冲层,继而选择性能最佳的0.4 mol%Tb掺杂组分制备BCZT-0.4Tb/STO/Pt（111）/Si铁电薄膜。研究了薄膜的介电与铁电性能,分析其变化规律,探讨薄膜性能改善的物理机制。结果发现缓冲层可促进薄膜晶粒生长,增加（100）取向,改善其铁电性能。BCZT-0.4Tb/STO/Pt（111）/Si的P_r为9.0μC/cm²,较不含缓冲层薄膜的P_r提高了约40%。