Pb(Zr1-xTix)O3(PZT)铁电薄膜材料具有大的饱和极化强度、高压电系数和热释电效应等优良的性能，目前它在现代工业生产中仍然是一种不可替代的功能材料。铁电畴的结构及其运动规律直接决定了铁电体的物理性质。具有压电响应模式(PFM)的扫描力显微镜(SFM)中是观测铁电畴结构及其畴变演化的主要实验研究手段。非线性热力学理论是研究铁电相变及介/压电响应的重要理论基础。从目前的研究现状来看，理论上多为简单单畴模型，实验上观测到的多为复杂的多畴结构，而这样不能很好地解释和验证铁电薄膜材料在畴变相变中遇到的实际问题。本文首先使用PFM观察铁电薄膜材料电畴结构和畴变过程，根据非线性热力学理论建立多畴模型，采用实验和理论相结合的手段，研究了PZT铁电薄膜的畴结构和畴变过程。最后，分析讨论了外加力场、失配应变以及组分对薄膜介/压电性能的影响。本论文的主要内容如下：(1)对生长在立方基底的PZT52/48薄膜进行了微结构和铁电性能表征。通过外加力场下PZT铁电薄膜畴变的实验观测，利用PFM探针对该薄膜样品表面的扫描区域局部加载了不同的力载荷，以该区域内的几个晶界最明显的晶粒为研究对象，通过观察压电相位图中的颜色衬度变化，分析其力致畴变过程。结果表明，逐渐增大的外力会导致铁电薄膜单晶单个晶粒内产生90°畴变。该PZT薄膜结晶度好，具有良好的铁电性能。(2)根据非线性热力学理论建立外加力场下立方基底PZT铁电薄膜单个晶粒的多畴模型。首先建立外加力场下的单畴模型，推导出了多畴模型。然后根据XRD衍射图谱估算出了实验样品薄膜的膜基失配应变为0.001。对加力区域进行了合理的均一化假设后，考虑在实验中出现的多畴相c-/ac+/aa*-畴、ac+/aa*-畴和ac-/aa*-畴，得到外加应力-失配应变相图以及固定失配应变下的外加应力-极化分量曲线（其畴变的应力阈值在-1.20GPa附近）。最后讨论了外加力场对多畴材料介电和压电系数的影响，施加合适的外力对提高薄膜介/压电性能有很大的帮助。结果表明，理论模拟与实验现象符合较好。(3)对外延生长在正交基底的PZT薄膜单晶单畴模型进行改进，建立无外场下正交基底多畴理论模型。通过数值计算，得出室温下不同组分下非平衡双轴失配应变的相图组。从相图中得知，相的出现、消失和不同相区域的面积大小变化，受到组分和失配应变两个方面的影响。不同相区域的面积变化趋势的转折点出现在准同型相界附近。多畴相图中，模拟出现的相均被先前的实验所证实，表明多畴模型能够更好的描述实际现象。固定一个方向上的失配应变e1=0.005，得到失配应变-介/压电系数关系曲线。最后研究了失配应变和组分对压电薄膜的介/压电响应有很大影响。