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采用溶胶-凝胶技术结合快速热处理（RTA）及复合热处理工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出不同择优取向的Gd、Yb及Gd与Nb复合掺杂Pb(Zr0.52Ti0.48)O3铁电薄膜（简记为PGZT、PYZT、PGNZT,1mol%Gd掺杂的PZT薄膜简记为PGZT1,以此类推）。热分解以及RTA热处理温度对钙钛矿相掺杂PZT薄膜的形成有重要影响。热分解温度高于350℃,RTA热处理温度在600650℃之间可以得到单一钙钛矿相掺杂PZT薄膜。热分解温度对RTA热处理的薄膜取向性有重要影响,低温热分解,PGZT和PYZT薄膜为（111）择优取向,高温热分解为（100）择优取向;Gd和Yb的掺入量对薄膜的取向性影响不大;采用RTA热处理工艺,得到的Gd与Nb复合掺杂的PZT薄膜为多晶薄膜。采用复合热处理方式,可制得高度（111）取向的PGZT、PYZT和PGNZT薄膜,热分解温度对复合退火方式制得掺杂PZT薄膜取向度没有影响。随着预晶化时间的增加,薄膜的（111）取向度增加。对取向掺杂PZT薄膜的结晶机制进行了分析。溶胶-凝胶法掺杂PZT薄膜的结晶过程是成核控制过程。不同热分解温度下,在PZT/Pt界面生成的界面相化合物不同,生成的界面相化合物与PZT的（111）相匹配,经过RTA处理后,薄膜以界面相化合物为种子层或模板层,异质成核生长,得到（111）择优取向的薄膜;生成的过渡相化合物与PZT的（100）相匹配,经过RTA处理后,薄膜为（100）择优取向;采用复合退火方式时,平板炉预晶化过程使PZT薄膜先部分晶化,晶粒为（111）取向,经RTA处理,晶粒长大,得到（111）取向的PZT薄膜。XRD的ω扫描分析表明,450℃热分解,650℃RTA处理的PGZT和PYZT薄膜为（100）织构;复合热处理方式得到的PGZT、PYZT和PGNZT薄膜为（111）织构,薄膜的织构比较完善。SEM和AFM分析表明,Gd、Yb及Gd与Nb复合掺杂使PZT薄膜的结晶特性发生明显变化。当Gd含量不高于1mol%,Yb含量不高于2mol%时,PZT薄膜的晶粒发育完全,晶粒均匀,薄膜致密;随Nb含量的增加,PGNZT薄膜的晶粒尺寸变大。1mol%Gd掺杂的PGZT1薄膜和1mol%Yb掺杂的PYZT1薄膜的铁电和介电性能较好,薄膜的剩余极化值增大,矫顽场降低,介电常数增大,漏电流减小。2mol%Gd掺杂的PGZT2薄膜与未掺杂的PZT薄膜相比,抗疲劳性能有所改善,但其它铁电性能有所下降,介电性能没有明显改善。对于Gd掺杂PZT薄膜,Gd的掺入量不应大于2mol%;2mol%Yb掺杂的PYZT2薄膜与未掺杂的PZT薄膜相比,铁电性能和介电性能都有明显改善,对于Yb掺杂PZT薄膜,Yb的掺入量不应大于3mol%。适当Gd与Nb掺杂量和相对比例的复合掺杂明显改善PZT薄膜的铁电性能。高度（111）取向的PGNZT薄膜的抗极化疲劳性能优于（100）和（111）取向的PGZT和PYZT薄膜。掺杂PZT的容限因子计算、缺陷化学及瑞利定律分析表明,Gd和Yb在PZT中具有施主掺杂和受主掺杂的双重作用,二者作用的相对强弱与掺入量有关。当掺入量低时,施主掺杂作用显著,材料的抗极化疲劳和漏电流特性得到明显改善;随着掺入量的增加,受主掺杂作用逐渐增强,导致材料的铁电性能恶化。Gd与Nb复合掺杂的双重施主作用及对薄膜结晶性能的改善使PGNZT薄膜的铁电性能优于PGZT和PYZT薄膜。