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本论文主要研究镧系元素镨掺杂层状钙钛矿结构铁电材料SrBi4Ti4Ol5(SBTi)和Sr2Bi4TisO18(SBT)的性能。研究A位掺杂对材料的晶体结构、铁电和介电性能的影响，分析了掺杂对材料的剩余极化的可能影响机制。
本论文首先报道了用sol-gel技术在Si/SiO2/Ti/Pt基片上制备了性能优良的Pr掺杂SrBi4Ti4O15(SBTi)铁电薄膜材料。X射线衍射、扫描电子环境和原子力显微镜分析表明了所沉积的薄膜具有良好的表面形貌，没有第二相的存在。适量的Pr掺杂可以提高SBTi薄膜的铁电性能，随掺杂量的增加，样品的剩余极化2Pr呈现先增大、后减小的变化规律，当掺杂量为0.2时，样品的剩余极化最大(2Pr)达到46.0μC/c㎡，比不掺杂的薄膜样品增加了近一倍。掺杂导致的先增后减的变化规律，是掺杂导致材料中氧空位浓度逐渐降低所产生的积极因素和掺杂导致的晶格畸变程度逐渐减小以及掺杂离子进入(Bi2O2)2+层所带来的消极因素相互妥协的结果。样品的疲劳测试显示4.4×1010次翻转后，极化几乎没有变化，显示良好的抗疲劳性能。
本文还采用固相烧结工艺，制备了不同Pr，Sm掺杂量的SBTi铁电陶瓷样品。用X射线衍射发现掺杂基本未改变材料原来的晶体结构。适当的掺杂量使SrBi4Ti4O15剩余极化大幅度提高，样品的剩余极化2Pr同样呈现先增大、后减小的变化规律，当掺杂量分别为0.25和0.3时，SBPTi-0.25和SBSTi-0.3的2Pr分别达到最大值24.55μC/cm2和26.5μC/c㎡，与SBTi相比增幅达到60％以上。
最后报道了镧系元素Pr掺杂另一种层状钙钛矿材料Sr2Bi4Ti5O18(SBT)，掺杂未改变材料的晶体结构。掺杂后，剩余极化2Pr随x的增加，先增大，后减小，在x=0.01时，2Pr达到最大值，为23.35μC.cm-2，这时Ec=49.19 kV.cm-1。Pr掺杂使Sr2Bi4Ti5O18的铁电性能显著改善。与Pr掺杂相似结构的SBTi相比，较小的Pr掺杂量就使2Pr达到最大值，这可能是因为SBT的类钙钛矿层中多一个金属性极强的Sr2+的原因。SBPT-x的居里温度Tc随掺杂量x的增加逐渐降低，x=0.0l时，Tc≈296℃。