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多铁性材料是指同时具有两种或两种以上铁性（铁电性、铁磁性或铁弹性）的材料，因其在信息存储、自旋电子学、磁传感器等领域具有巨大的应用前景，而成为当前凝聚态物理与材料科学的研究热点之一。铁酸铋(BiFeO3)则因其具有高于室温的铁电居里温度与反铁磁奈耳温度，而受到广泛关注。但是，BiFeO3本身的弱磁性和漏电流问题是制约其应用的“瓶颈”，因此，如何提高磁性以及减小漏电流便成为了该领域的研究重点。此外，BiFeO3薄膜具有显著的电阻转变效应，在随机存储器领域具有潜在而巨大的应用价值，已成为该领域的另一个研究热点。但是，目前关于BiFeO3薄膜中电阻转变效应的物理机制还没有一致的理论。而且，如何简化工艺流程、降低器件成本、实现器件多功能化等也是关系到BiFeO3薄膜能否实现器件应用的关键之一，也有待于进一步的探索。 本论文的研究工作主要围绕上述两方面展开，具体的研究内容及结果如下: (1)利用碱土金属离子与3d过渡族金属离子的A、B位共掺成功实现BiFeO3磁、电性能的共同优化。首先，研究了Ba、Ti共掺对BiFeO3结构、磁电性能的影响。研究表明:在Ba、Ti共掺的样品中，随着Ti掺杂量的增加，样品的介电性和铁电性得到了明显改善，说明Ti掺杂可以有效减少漏电流;但不幸的是，Ba、Ti共掺在提高样品电性能的同时也削弱了其磁性能。然后，选择离子半径更小且具有磁性的Mn离子作为B位的掺杂离子，研究发现，在Ba、Mn共掺杂的样品中，随着Mn掺杂量的增加，不仅样品的漏电流明显减小，而且样品的磁性比单掺Ba的样品提高了约3倍。此外，与已报道的Ca、Mn共掺Bi0.8Ca0.2Fe0.9Mn0.1O3相比，Ba、Mn共掺Bi0.8Ba0.2Fe0.95Mn0.05O3的剩余磁化强度提高了一个多数量级。以上结果表明Ba、Mn共掺成功实现了BiFeO3磁、电性能的共同优化。 (2)构造了两种基于BiFeO3基单层薄膜的“三明治”结构器件，并分别对其电阻转变机制进行了研究。其一是采用脉冲激光沉积法在Nb∶SrTiO3(100)单晶导电衬底上生长Bi0.8Ba0.2FeO3薄膜，获得Au/Bi0.8Ba0.2FeO3/Nb∶SrTiO3器件。研究表明，该器件表现出双极性电阻转变效应，高、低阻态的电阻比为10，并且具有良好的保持特性;这种电阻转变行为可归因子在外加电场下氧空位的迁移对Bi0.8Ba0.2FeO3/Nb∶SrTiO3界面势垒的调节。其二是室温下采用磁控溅射法在ITO导电玻璃衬底上沉积非晶态BiFeO3薄膜，获得Au/非晶态BiFeO3/ITO器件。研究表明，该器件具有单极性电阻转变效应，该电阻转变行为与氧空位在电场作用下形成导电通道有关。值得一提的是，该器件的高、低阻态的电阻比为133，已明显优于文献所报道的Au/BiFeO3/Nb∶SrTiO3外延异质结器件的高、低阻态的电阻比(约为100)，而且相较于文献所报道的异质结器件，该器件具有制造成本低、工艺流程简单等明显优势。 (3)采用脉冲激光沉积法在不同取向的SrTiO3单晶衬底上制备了Bi0.8Ba0.2FeO3/La0.7Sr0.3MnO3异质结。研究发现，Au/Bi0.8Ba0.2FeO3/La0.7Sr0.3MnO3器件表现出明显的双极性电阻转变效应，高、低阻态的电阻比高达30，是已报道的Pt/BiFeO3/La0.7Sr0.3MnO3器件电阻比的3倍;此外，该异质结器件还表现出可切换的光伏效应，开路电压的正负与外加电压极性有关。正向偏压（向下极化）时，其开路电压为+0.43 V，负向偏压（向上极化）时，其开路电压为-0.32 V，均高于已报道的Pt/BiFeO3/La0.7Sr0.3MnO3器件(向下极化时为+0.20 V，向上极化时为-0.18V)。该结果为实现BiFeO3基器件的多功能化提供了可能。