铁电材料因其具有优异的铁电性和压电特性等,引起了科学研究者的广泛研究。以超薄铁电材料为势垒的铁电隧道结因具有低能耗、非易失性读写以及易与其他电子元件相互集成的优势成为近十年来铁电材料器件的研究热门领域之一。工作时的逻辑辨识度是铁电隧道结实现商业应用的一个关键问题。因此,如何提升铁电隧道结的高、低阻比（OFF/ON比）一直是铁电隧道结研究中的重要方面。本文工作基于钛酸钡（BaTiO₃,BTO）铁电薄膜为势垒材料,采用脉冲激光沉积（PLD）和磁控溅射制备了不同电极材料以及不同势垒结构的复合势垒铁电隧道结,通过对铁电隧道结电学性能的测量系统研究了铁电隧道结中的势垒调控对铁电隧道结器件阻变特性和OFF/ON比值的影响,同时还对制备的铁电隧道结的器件性能进行了表征。涉及的主要实验结果如下:1、采用PLD和磁控溅射的方法,在（001）取向的单晶钛酸锶（STO）衬底上,通过优化实验工艺制备了Pt/BTO（5 nm）/SRO和Ni/BTO（5 nm）/SRO两种不同顶电极铁电隧道结。比较两种隧道结OFF/ON比的差异并在Ni/BTO（5 nm）/SRO隧道结中得到超过1000的OFF/ON比值。通过直接隧穿模型拟合的势垒高度与XPS的测量结果比较,将Ni/BTO（5 nm）/SRO铁电隧道结OFF/ON比的提高归结为Ni/BTO界面Ni发生氧化的缘故。2、运用与之前工作相同的制备工艺,在（001）取向的钛酸锶（STO）单晶衬底上沉积SRO底电极。选取STO与BTO分别作为介电层与铁电势垒层,同时变换STO的厚度以及与2 nm BTO的相对位置制备出Pt/STO（x nm）/BTO/SRO和Pt/BTO/STO（x nm）/SRO（x=0.8、1.2、1.6）不同结构的复合势垒铁电隧道结。通过直接隧穿模型对各铁电隧道结的I-V曲线拟合得出了相应的势垒高度。比较不同结构复合势垒铁电隧道结的势垒结构表明高阻态对应的平均势垒高度是造成OFF/ON比值差异的根本原因。在最佳结构的复合势垒铁电隧道结中获得了接近2000的OFF/ON比值。此外,复合势垒铁电隧道结具有良好的器件寿命与较大的OFF/ON比。3、在（001）取向的单晶NSTO衬底上沉积质量优良、厚度为5 nm的BTO外延铁电薄膜。在此之后通过磁控溅射沉积直径为100 um的Pt顶电极构建Pt/BTO/NSTO半导体铁电隧道结,研究了半导体铁电隧道结中的忆阻特性和电子输运机制。当隧道结处于低阻态时,电子以直接隧穿的方式穿过势垒。隧道结在外部电压作用下逐渐由低阻转变为高阻时,由于在BTO/NSRO界面形成的额外的肖特基势垒的作用,电子由直接隧穿逐渐转变为肖特基热发射传导。在此结构的半导体铁电隧道结中获得了超过10000以上的OFF/ON比值以及优良的器件特性。