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铋层状铁电材料(bismuth layer-structured ferroelectrics，BLSFs)因具有较高的剩余极化强度(2Pr)，较低的矫顽场(2Ec)以及在铂电极上抗疲劳性能好等优点，成为目前非挥发性铁电随机存储器(nonvolatile random access memory，NVFeRAMs)研究的主要材料。在铋层状钙钛矿结构的铁电材料中，(Sr1-xCax)Bi4Ti4O15这种材料因兼有SrBi4Ti4O15的高剩余极化的特性和CaBi4Ti4O15的高居里温度的特性而受材料科学工作者的高度关注。另外，铁电薄/厚膜材料具有一系列独特的性质，在微电子学、光电子学以及微电子机械系统(MEMS)等方面具有潜在的应用。本文从粉末溶胶悬浊液的制备、厚膜制备工艺条件的制定等方面系统的对Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15铁电陶瓷厚膜的制备工艺和性能进行了研究，以期为其在微电子机械系统方面的应用打下基础。
论文研究了Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15粉末溶胶悬浊液的制备和稳定分散工艺。结果表明：1)在制备粉体的溶胶中加入适当浓度的乙酰丙酮，可以获得适宣制备厚膜的稳定溶液。2)由悬浊液的Zeta电位确定出Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15悬浊液最佳稳定的PH值为6.0；超声、球磨等物理分散方法和以PVPK30等化学分散剂结合能够制备稳定的悬浊液。
论文研究了制备工艺条件对Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15厚膜质量的影响。结果表明：1)采用2000 rpm×10s的成膜工艺，先制备一层薄膜，再采用参数为3000rpm×30s的工艺，制备一层厚膜，层层交替，能够制备厚度超过1μm，表面无裂纹，内部致密的厚膜。2)当前驱体溶胶浓度为0.15mol/l时，旋涂制备的厚膜表面质量最好。3)采用750℃烧结的粉体为原料，制备的厚膜表面均匀致密并具有最佳的铁电性能。4)当粉末浓度为7.5g/100ml，制得的铁电厚膜，无裂纹、致密性好、晶粒分布均匀，具有最佳的铁电性能，Pr=6.30μC/cm2， Ec=115.40kV/cm。
论文系统研究了热处理工艺对钙锶铋钛厚膜晶相组成和表面形貌的影响，并通过热处理工艺的控制制备了完全由铋层状钙钛矿相组成的、无裂纹的Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15厚膜。研究发现，采用传统晶化常规退火工艺和传统晶化快速退火工艺很难制备出完全由铋层状钙钛矿相Ca0.4Sr0.6Bi4T14O15组成的铁电厚膜，而采用层层晶化快速退火工艺，可在Pt/Ti/SiO2/Si基片上制备出完全由铋层状钙钛矿相组成的Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15铁电厚膜。结果表明：1)烧结温度太低，样品的晶粒发育不完全，不能形成较好的铁电相，造成电性能不好；烧结温度过高，导致样品中出现玻璃相和焦绿石相，此外铋大量挥发造成大量的氧空位引起畴钉扎作用都会对样品的铁电性能造成不良影响。实验结果表明最佳的退火温度为750℃，此时Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15铁电厚膜具备最好的铁电性能。2)随着保温时间的延长，极化逐渐增大，当保温时间为30min时，厚膜具有最佳的铁电性能。3)随着热解温度的升高，厚膜的剩余极化值2Pr先增大后减小，而矫顽场2Ec变化不大。当热解温度为400℃时，Ca0.4Sr0.6Bi4Ti4O15厚膜的剩余极化最大，即有最佳的铁电性能。