随着科学技术的进步,对器件小型化和多功能化要求越来越高,而多铁性材料的出现正是顺应了这一发展的要求。多铁性材料是指同时具有两种或者两种以上的铁性(如铁电、铁磁、铁弹性等)且铁性序之间存在耦合作用的化合物,可以实现各种功能之间的相互调控。这类材料在自旋电子学方面有着潜在的应用前景,已成为近年来凝聚态物理学和材料学领域的研究热点。目前研究的比较多的是具有铁电、磁性(铁磁/反铁磁)的单相多铁材料,用磁电多铁材料做为存储材料,可以实现超高速率的读写过程,利用其磁电耦合效应可以实现多态存储器。为适应应用的要求,目前对单相多铁材料的研究主要集中在寻找和设计新型多铁材料方面,不仅要实现铁电性和磁性室温以上的共存,而且希望得到较强的磁电耦合。本文首先对Bi-Fe基层状钙钛矿多铁薄膜进行了室温多铁性的研究,并讨论了其磁性及磁介电机理。而对第二类多铁材料而言,由于其铁电性和磁性是本征内禀的,有可能出现较强的磁电耦合效应,我们探讨了Sm-Fe基ABO3型SmFeO3的磁性、介电、磁介电等性能。具体内容分为以下几个部分：1.用湿化学法制备了四层层状钙钛矿多铁Bi5FeTi3O15(BFTO)薄膜,研究了工艺过程对BFTO薄膜微观结构的影响,并优化了制备工艺。研究表明,室温下BFTO薄膜不仅具有良好的本征铁电性,而且表现出弱铁磁性,不仅实现了铁电性和磁性在室温下的共存,还首次研究了BFTO薄膜室温下的磁介电效应,外加磁场为6 kOe和介电测试频率为100 kHz时,磁介电MDC达到-2.8%。通过XPS分析证实了材料中Fe2+离子的存在,对其室温下表现出的弱铁磁性和磁介电效应进行了分析探讨。2.用Co取代BFTO中一半含量的Fe,制备了Bi5Fe0.5Co0.5Ti3O15 (BFCT)薄膜。发现Co掺杂可以有效地提高BFTO薄膜铁电性,这是由于Co的掺杂抑制了Fe2+的产生,减少了材料中的缺陷浓度。同时Co掺杂使得材料的室温磁性能有较大提高,面内饱和磁化增加了近53%,然而Co掺杂却抑制了薄膜的磁介电效应,0.6 T/100 Hz时磁介电系数MDC仅为-0.39%,对此我们进行了讨论。通过取向膜的制备,发现了层状多铁材料中的磁各向异性,并对此进行了分析探讨。同时制备了五层层状钙钛矿(BFFT)薄膜,研究了其铁电性、磁性和介电性能,讨论了BFFT薄膜的磁性来源。以上研究表明,利用不同磁性离子耦合和增加磁性层都是改善层状钙钛矿材料多铁性的有效手段。3.用传统的固相烧结法制备了SmFeO3多晶陶瓷样品,在反铁磁Neel温度附近观察到吸/放热峰,升温和降温过程中出现了热滞现象,我们推钡SmFeO3在670 K处的磁转变可能伴随着一级结构相变的发生。对介电温谱的研究发现,在200～300 K这一温区观测到一介电弛豫峰,通过Arrhenius关系拟合表明该弛豫与热激活过程有关,是由电子在Fe2+和Fe3+之间跳跃产生。同时我们研究了SmFeO3陶瓷的磁介电效应,发现在10 K附近的磁介电效应是本征的,而在150K和300 K附近,其介电常数和介电损耗随外磁场变化的趋势相反,因此我们推断这两个温区的磁介电效应是由磁电阻和Maxwell-Wagner效应引起的。有关该类材料的磁介电效应研究未见报道。4.尝试制备了SmFe0.5Mn0.5O3陶瓷,通过Rietveld精修发现样品的晶体结构属于正交相,空间群为Pbnm。发现了285 K是反铁磁向弱铁磁性转变的Neel温度,而235 K为自旋重取向温度TSR,并发现TsR随外加测试场的增加而减小,在以上两处磁转变温度附近都发现了比热异常峰。在SmFe0.5Mn0.5O3陶瓷中发现了一套介电弛豫峰,该热激活过程是由电子在Mn3+和Mn4+离子形成的双位极化子之间的跳跃而产生的,这与XPS分析的Mn3+:Mn4+=33:15含量比相吻合。