铁电薄膜具有的优良铁电、压电、介电、热释电以及电光性能使其在铁电随机存储器、微机电系统器件、高容量电容器、热释电红外传感器、光开关等方面均有重要的应用。作为一类特殊的电介质，其电容率的特点是数值大、非线性效应强、有显著的温度依赖性和频率依赖性。本研究针对锆钛酸铅PZT薄膜电容的剩余极化以及电容-电压(C-V)特性随着温度的变化特点进行了测量，对于非线性电介质的电容-电压关系从理论模型上进行了推导计算，从Landau-Devonshire理论出发，将铁电薄膜自由能在等效离子平衡位置处展开，推导出C=k(V+V0)-1/2关系式，该表达式可与实验数据精确拟合，解释了在大于矫顽场的电场下，其电容与电压平方根的倒数呈现线性关系(图1(a))；由此导出的参数k与V0可用于确定Landau-Devonshire自由能中的参量，进而得出铁电薄膜的等效离子平衡位置与势垒高度，其结果与实验测得的剩余极化与矫顽场验证相吻合(图1(b)(c))。本研究发展了一种不同于传统的利用剩余极化确定Landau-Devonshire自由能参量的方法，建立了可以正确概括其特点并与实验结果定量吻合的数学模型。