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SrTiO3（STO）薄膜在液氮温区具有良好的非线性介电性质，且可与高温超导薄膜，如YBa2Cu3O7-x（YBCO）薄膜，组成异质外延多层薄膜，是研制各种高品质压控微波器件的重要材料。 本论文首先开展了STO薄膜的脉冲激光沉积技术（PLD）生长研究，系统研究了各种工艺参数（沉积温度、氧分压、激光能量密度、脉冲频率、原位退火时间等）以及基片（基片种类、基片台阶结构等）对STO薄膜微观结构影响的规律，优化了STO薄膜的生长工艺，制备出了高质量的STO薄膜；并在此基础上，提出了采用基片斜切处理和间隙式沉积相结合的方法，实现了STO薄膜的二维层状异质外延生长，获得了结晶良好、表面平整的STO外延薄膜，当薄膜厚度为300nm时，薄膜均方根表面粗糙度RMS=0.25nm，达到了原子级平整。为STO／YBCO集成薄膜的生长奠定了基础。 在工艺参数优化的基础上，本论文还系统研究了STO薄膜介电性质与微观结构的关系，重点讨论了晶粒尺寸、薄膜应力等对STO薄膜非线性介电性质的影响。研究结果表明：晶粒尺寸较大的STO薄膜，体现出较强的非线性介电性质；当STO薄膜存在压应力时，薄膜在应力方向的非线性介电性减弱，当STO薄膜存在张应力时，薄膜在应力方向的非线性介电性增强。这些研究结果为优化STO薄膜非线性介电性质提供了必要的理论依据。 作为氧化物薄膜，氧空位必然对STO薄膜的非线性介电性质产生影响，为此本论文还系统研究了氧空位浓度对STO薄膜介电性质的影响。实验发现：含有较高浓度氧空位的STO薄膜，其非线性介电性较高，但是耐压能力下降，而含有较低浓度氧空位的STO薄膜，其非线性介电性较低，但是耐压能力较强，为此，本论文提出了通过在STO薄膜生长过程中连续改变沉积氧分压的办法，制备出了氧空位浓度梯度变化的STO薄膜，该薄膜体现出良好的非线性介电性和抗电强度，具有较大的实用价值，目前尚未见报导。 为了定量研究STO薄膜的介电性质，本论文在总结介质薄膜覆盖的叉指电容计算方法的基础上，利用有限元建模，分析了高介电常数铁电薄膜叉指电容器的特性，优化了叉指电容拓扑结构，从而提高电容可调率。研究发现：当薄膜介电常数为基片介电常数3倍以上时，叉指电容量与薄膜介电常数近似成线性关系；