随着科技不断进步,器件集成化和微型化程度越来越高,越来越多的人关注功能氧化物薄膜,薄膜材料相比传统块体材料拥有更丰富的物理性能和广阔的应用前景。而薄膜本身的性质对器件可靠性至关重要,所以研究清楚薄膜本身的物化性质也变得至关重要。反铁电薄膜作为功能氧化物薄膜中的一种,由于其有着存储、储能、制冷、应变制动等诸多应用,越来越多的人开始了对其的研究。Pb Zr O3作为反铁电材料的典型材料有着优异的反铁电性能,因此越来越多的人开始了对Pb Zr O3薄膜本身在电场、应变、温度、厚度等诸多因素下的结构相变的研究。前人的研究工作显示,随着Pb Zr O3薄膜厚度降低会出现反铁电相向铁电相的转变,关于这种尺寸效应产生的原因至今也众说纷纭。由于Pb Zr O3反铁电相和铁电相之间能量差异很小,所以可能这种尺寸效应的起因并不唯一。本论文通过系统的工艺参数优化得出Pb Zr O3薄膜在（001）取向的单晶Sr Ti O3衬底上最佳的生长参数,在此参数下生长的Pb Zr O3薄膜无论是结晶性还是薄膜形貌都很好。利用得到的最佳参数制备了两组厚度梯度的Pb Zr O3薄膜,其中一组直接生长在（001）取向的单晶Sr Ti O3衬底上;另一组以20 nm厚的Sr Ru O3薄膜做为底电极间接生长在（001）取向的单晶Sr Ti O3衬底上。通过两组对比研究了有底电极对不同厚度Pb Zr O3薄膜晶体结构的影响;通过对有底电极的一组进行一系列电学性能的表征,研究应变和电学边界条件对Pb Zr O3薄膜在不同厚度下的结构的影响,具体研究了在有Sr Ru O3薄膜做为底电极的情况下,Pb Zr O3薄膜随着厚度降低其反铁电性向铁电性转变的过程。通过分析发现Pb Zr O3薄膜生长在（001）取向的单晶Sr Ti O3衬底上有（120）和（002）两种不同取向的畴结构,而Pb Zr O3薄膜以20 nm厚的Sr Ru O3薄膜做为底电极间接生长在（001）取向的单晶Sr Ti O3衬底上时只有（120）一个取向的畴结构,这是由于有无底电极时Pb Zr O3薄膜的晶格失配度不同,导致了（120）取向在有Sr Ru O3底电极时的能量更低。无底电极样品在75 nm时完全弛豫,和体相材料一样为正交相;在12 nm时也是弛豫的。有底电极样品在85 nm时面内依旧存在压应力,但也存在四分之一阶布拉格衍射峰,所以为正交反铁电相。因为有底电极样品在17-85 nm的厚度范围里薄膜峰位基本没有移动,而且反铁电正交相和铁电菱方相面外晶格参数很近,所以通过Pb Zr O3薄膜-2扫描图不能分辨出随着薄膜厚度降低有无相转变;更薄时薄膜峰强度很弱,峰位很难分辨。随后通过对以20 nm厚的Sr Ru O3薄膜做为底电极间接生长在（001）取向的单晶Sr Ti O3衬底上的不同厚度Pb Zr O3薄膜电学表征分析,发现随着Pb Zr O3薄膜厚度降低,其逐渐从反铁电相转变为铁电相。所以在有底电极时,随着薄膜厚度降低其内部发生了反铁电正交相向铁电相转变。由于外延应变很小,因此可以得出Pb Zr O3薄膜的尺寸效应是主要是由于底电极影响了其电学边界条件进而改变了界面处的晶体结构所致。