本发明公开了一种制备钛酸钡纳米铁电级薄膜的方法，具体步骤如下：首先清洗目标基底和反应腔室污染物，然后控制反应腔室氧气分压并生长钛酸钡薄膜，最后钛酸钡薄膜原位退火，即获得所述钛酸钡纳米铁电级薄膜；本发明利用电火花隧道系统产生的脉冲电子束轰击钛酸钡靶材表面，靶材吸收电子束的能量转化为热能使材料挥发和离子化形成的等离子体，在钛酸钡靶材表面上方扩散，到达目标基底表面，形核成膜，并通过控制电子束脉冲数和脉冲频率进一步控制钛酸钡薄膜的沉积速度和厚度，制备的钛酸钡薄膜致密性好，表面平整，提高了器件的质量。