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磁电材料是近年来国际上凝聚态物理研究的热点之一。这种材料体系不但同时具有铁磁性和铁电性，而且还能够产生一种特殊性质——磁电耦合效应，因此具有巨大的应用前景。磁电材料从组成上来讲，可分为单相磁电材料与磁电复合材料。在单相磁电材料体系当中，BiFeO3是一种重要室温单相磁电材料，具有高铁电居里温度(Tc～1103K)和高的磁性转变温度(TN～643K)，因此最有可能获得应用，倍受研究者的青睐。但是BiFeO3存在漏电流较大、弱铁磁性、磁电耦合较弱等问题，一直制约着BiFeO3的实际应用。本论文针对上述BiFeO3研究中存在的主要问题，系统研究了BiFeO3及其掺杂体系的纳米粒子和纳米薄膜的制备与性质，所取得的主要研究结果如下：
采用溶胶-凝胶(Sol-Gel)方法制备了BiFeO3纳米粒子。X射线衍射(XRD)显示BiFeO3粒子成相很好，为六方结构，透射电镜表征表明，粒子的大小在40-100nm左右。BiFeO3纳米粒子由于尺寸效应而呈现出现弱铁磁性，剩余磁化强度约为0.01emu/g。在此基础上，进一步制备了掺La的BiFeO3纳米粒子，发现随着La掺杂量的增加，Bi1-xLaxFeO3纳米粒子的尺寸变小而磁性增加。XRD分析结果表明，掺杂La后BiFeO3从立方相向四方转变，这可能是导致磁性增强的主要原因。我们继而制备了掺Mn的BiFe1-yMnyO3纳米粒子，发现随着Mn掺杂量的增加，BiFeO3粒子的结构几乎没有发生变化，但是粒子的尺寸逐渐减小，磁性也是逐渐增强的，其磁性的增强可归结于粒子的尺寸效应。
采用溶胶-凝胶法，在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上分别制备了BiFeO3薄膜和掺杂5％Mn的BiFeO3薄膜，BiFe0.95Mn0.05O3薄膜的铁电性质相比BiFeO3薄膜有较大的提高。为了进一步改善BiFe0.95Mn0.05O3薄膜的电学性质，我们以淀积在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上的LaNiO3薄膜作为缓冲层，制备了BiFe0.95Mn0.05O3薄膜。实验结果表明：以LaNiO3作为缓冲层，BiFe0.95Mn0.05O3薄膜呈现出一定的择优取向生长，薄膜呈现出明显的铁磁性特征，与直接沉积在Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上的BiFeO3薄膜和BiFe0.95Mn0.05O3薄膜相比，其铁电性有所提高。磁电效应测量结果表明，薄膜具有明显的磁电耦合效应。
采用电泳沉积方法，分别在Pt/Ti/SiO2/Si(100)和LaNiO3/Pt/Ti/SiO2/Si(100)衬底上，制备了具有不同覆盖率、分布均匀的BiFeO3纳米粒子膜，并获得较优的制备工艺参数。在此基础上，进一步采用溶胶一凝胶工艺，通过将BiFe0.95Mn0.05O3溶胶旋涂到上述BiFeO3纳米粒子膜表面(衬底是LaNiO3/Pt/Ti/SiO2/Si(100))，制备了0-3型的BiFeO3-BiFe0.95Mn0.05O3复合薄膜。研究结果表明，随着BiFeO3纳米粒子覆盖率的增加，复合薄膜的磁性增强。增强的原因是由于BiFeO3纳米粒子被包覆在薄膜里，粒子有内应力的存在，从而导致磁性的增强。