自从1947年晶体管发明以及1958年第一个集成电路诞生以来，以硅基集成电路(IC)为核心的微电子技术取得了飞速的发展，IC芯片的集成度大体每隔18个月增长一倍，其特征尺寸也不断地缩小。传统热氧化法生长的SiO<,2>作为IC的基本单元MOSFET中的栅介质材料在今后几年内将不能满足需求，以此为背景应用于下一代MOSFET的高介电栅介质(high-k)材料成为当今微电子材料的研究热点。多种候选材料如Al<,2>O<,3>，Y<,2>O<,3>，ZrO<,2>，HfO<,2>以及相应的伪二元合金硅酸盐、铝酸盐等得到了广泛的研究。 本文选择了硅酸铒、硅酸镝和钛酸锶钡作为研究对象，采用脉冲激光沉积(PLD)系统制备薄膜，并采用多种结构和电学表征手段，对其微结构、热力学稳定性和电学性质进行了系统的研究。主要结果如下： 1.硅酸铒： XRD的研究表明了硅酸铒薄膜在1000℃下退化15分钟仍然可以保持非晶态，达到了半导体工艺对退火的要求。AFM的研究表明PLD生长的薄膜表面非常光滑平整，9nm厚的硅酸铒薄膜RMs=0.112nm，满足实际CMOS工艺中对薄膜质量的要求。测定了硅酸铒薄膜在0.5MHz下的介电常数约为18.4，1MHz下的介电常数约为18.0。介电损耗在250kHz-1MHz之间小于0.3。通过比较不同温度下生长的薄膜的电学性能，确定在550℃下制备的薄膜具有较好的电学性能。EOT为1.62nm，漏电流为0.65 9A/cm<2>，平带电压为0.444v。对漏电流曲线的进一步研究发现，硅酸铒薄膜的电导机制可以由Schottky发射机制来解释。 2.硅酸镝：硅酸镝薄膜在微结构、热力学稳定性等方面和硅酸铒薄膜很相似。快速热退火的研究表明在1000℃以下退火15min仍然可以保持非晶态，抗晶化能力非常高。AFM的研究表明原位生长的13nm的硅酸镝薄膜的均方根粗糙度(RMS)是0.720nm。在氧气氛中于800℃快速热退火30秒后的AFM图像，它的RMs是0.614nm，表明两个样品薄膜表面都是非常平整的。室温下测得硅酸镝薄膜介电常数在0.5MHz约为18.6。比较不同温度下生长的硅酸镝薄膜，表明在400℃下制备的薄膜具有较好的电学性能。EOT为0.728nm，漏电流为1.67A/cm<2>，平带电压为0.372V。在400℃下、氧气氛中快速退火5min后，得到其电学性能：EOT为0.892nm，漏电流为140mA/cm<2>。具有比硅酸铒薄膜更好的电学性能。在低外电场(<0.4 MV/cm)和高外电场(>1 MV/cm)下，硅酸镝薄膜的电导机制主要是Schottky发射。 3.钛酸锶钡薄膜：XRD的测量表明分别在500℃-600℃之间制备的钛酸锶钡薄膜开始结晶，不能满足目前半导体工艺对高介电栅材料在800℃下退火2分钟仍保持非晶的要求。钛酸锶钡薄膜在400℃，N<,2>气氛中生长约为20nm的AFM表面形貌RMS(root of mean square)为1.13nm，表明薄膜是非常平整的。室温下测得钛酸锶钡在1MHz时的介电常数与介电损耗分别为395和0.015。介电常数过大，不利于半导体工艺生产。400℃下、5nm的薄膜具有较好的电学性能，平带电压为0.331V，漏电流为0.212 A/cm<2>。