铁电薄膜因具有可调控的光伏特性在紫外光伏探测器、光电传感器、光伏电池等方面有着潜在的应用前景。具有高剩余极化值的PZT薄膜是目前研究最为广泛的铁电材料之一。本文针对PZT铁电薄膜的光伏效应,通过掺杂改性的方法来优化其光伏性能。本文采用溶胶-凝胶法结合快速退火的方式,以Pt/Ti/Si O2/Si为衬底制备了纯相的PZT薄膜、不同量的Co掺杂的PCZT薄膜以及不同量的Fe掺杂的PFZT薄膜,采用X射线分析(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等测试方法对PZT基薄膜的物相结构和形貌进行了分析。结果表明,掺杂后所有的PZT基薄膜仍为钙钛矿结构,并无其他杂质相产生,在650℃退火后的薄膜结晶完全,表面光滑、颗粒大小均匀,断面清晰,无裂纹产生。对所有的PZT基薄膜进行了铁电、介电和漏电性能的系统研究。分析结果表明,所有的PZT基薄膜均为铁电体材料,随着过渡元素掺杂比例的增加,PCZT和PFZT薄膜的剩余极化值降低,矫顽场值增大;在介电性能测试中,所有PZT基薄膜都具有蝶形的ε-V曲线,都出现了介电消弭现象;掺杂后薄膜的漏电流增大,且PCZT薄膜漏电流的增大幅度较大。从薄膜的瑞利定律和Boser公式分析得出随着过渡元素Co和Fe掺杂比例的增大,PZT薄膜中氧空位的浓度逐渐增大。对所有的PZT基薄膜进行了光伏性能的系统研究。结果表明,原始薄膜(未极化)在黑暗处理时光伏响应十分微弱,在光照状态下都产生了明显的光伏信号,且掺杂薄膜在光照时光伏信号强于纯相PZT薄膜。外加极化电压对薄膜光伏性能的影响作用比较明显,且在+6 V、-6 V电压极化时各个薄膜都出现了光伏效应反向的现象。在同等条件下,上电极为ITO的薄膜的光伏响应强于上电极为Pt的薄膜的光伏响应。光照下对掺杂薄膜处以+6 V电压极化,当元素Co和Fe的掺杂量分别为15 mol%和3 mol%时,薄膜的光生电流值和光电转换效率值最大,其中光生电流值分别为1.4×10-2μA、1.8×10-3μA,光电转换效率分别为2.65×10-3%、5.56×10-4%,比纯相PZT的光生电流和光电转换效率提高了1~2个数量级。