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一维铁电纳米管阵列由于比表面积大和定向排列等特点,在铁电随机存储器（Fe RAM）等微电子器件领域有着广泛的应用前景。随着绿色环保的发展理念的提出和微电子工业集成化的快速发展,一维无铅铁电材料的制备和器件应用研究逐渐成为科学界的关注热点。钛酸铋钠(Na0.5Bi0.5Ti O3,NBT)基无铅铁电材料具备优异的铁电性能成为替代锆钛酸铅（PZT）系等含铅材料的首选。一些研究人员对基于铁电纳米管阵列的制备及其电学性能进行了研究。然而,铁电电容器的高电学性能与铁电纳米管阵列的制备、微观的电学性能之间的联系仍然被忽视。因此,本文采用溶胶凝胶模板法,通过优化填充方式制备出高质量的无铅NBT纳米管阵列。接着,利用压电力显微镜（PFM）和导电原子力显微镜（CAFM）较为系统地测试了基于抽旋法下单根NBT纳米管的畴态演变和电学性能。最后,采用优选的腐蚀参数组合制备出具有露头现象的NBT纳米管阵列,表征了不同露头高度对NBT纳米管阵列的原始畴态和电学性能的影响,制备了基于露头的NBT纳米管阵列的铁电电容器,并测试了铁电电容器的铁电压电性,采用相场理论模拟了NBT纳米管及其电容结构的电势分布。主要内容如下:1. 采用溶胶凝胶模板法,结合不同溶胶填充方式制备出质量不一的NBT纳米管阵列。相比于浸泡法、低压法、旋涂法,抽旋法这种溶胶填充方式可制备出兼容高填充率、长径比大、均匀壁厚、连续度好的NBT纳米管阵列。2. 基于抽旋法制备出单根NBT纳米管,其呈多晶结构和清晰可见的晶格条纹。从PFM和CAFM的结果表明:NBT纳米管具有优异的压电性能与其特定的畴结构和独特的形貌相关;NBT纳米管的条纹畴结构在电场作用下发生有规律的翻转;外加电场的前后会影响NBT纳米管表面的电流分布。3. 采用1.8 mol/L Na OH溶液腐蚀AAO模板43 min制备出具有露头现象的纳米管阵列。结果表明:相比与模板平齐和出现团簇的纳米管阵列,露头高度为30-55nm的纳米管阵列具有更清晰的畴态和更优异的铁电压电性。相比于水平方向,垂直方向的纳米管具有较高的压电响应。4. 利用铁电分析仪和PFM分别测试了电容器结构中NBT纳米管阵列的电学性能。研究发现,相比于未镀顶电极,电容器结构NBT纳米管阵列具有更优异的铁电压电性能。并采用相场理论模拟了NBT纳米管在镀顶电极前后的电势分布,相比于未镀顶电极,电容结构中纳米管的电势呈现均匀分布的状态。