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多铁材料由于具有丰富的物理背景以及巨大的应用前景，成为最近几年国际上凝聚态物理研究的一大热点。而在所有的多铁材料中，BiFeO3(BFO)由于最具室温下应用的可能性，成为热点中的热点。2003年至今，Nature与Science上每年都有对BFO的最新研究进展的报道。但漏电流比较大、铁电铁磁非常弱且磁性来源不明确等问题一直制约着BFO的磁电耦合应用。
我们对BFO的各种形态(包括薄膜，纳米线以及纳米颗粒)进行了研究，对BFO的漏电、铁电性质进行了改进，并对BFO的磁性来源进行了解释。此外，我们还研究了BFO的光催化性质。主要工作成果如下：
1，我们使用PLD方法在Pt/TiO2/SiO2/Si衬底上制备了含有Fe2+的BFO以及搀La的BFO(BLF)薄膜。由于我们使用了快速热烧结法来制备陶瓷靶排除了非钙钛矿杂相，因此我们的薄膜高度绝缘。对于BLF薄膜，我们发现介电常数比BFO薄膜增强了很多，而且还在磁性转变点附近发现了一个由于磁电耦合效应导致的介电异常。La搀杂通过改变晶格从而提高了BFO的铁电性能，Fe2+则通过氧空位帮助增强了薄膜的铁磁性。
2，我们用氧化铝模板法制备了长约5gm直径约50nm的BFO纳米线。我们的多晶BFO纳米线呈钙钛矿结构。纳米线的铁电相变点和BFO陶瓷的铁电相变点差不多在同样的温度。室温磁滞回线表明了BFO纳米具有弱铁磁性，我们认为这种弱铁磁性来源于尺寸效应。并且，通过类比，我们推测BFO薄膜中的磁性也来自于这种尺寸效应。在低温下，我们观察到了明显的超顺磁现象。此外，我们还揭示了BFO纳米线的光致氧化能力，这表明，BFO纳米结构很有可能作为光电极材料或者光降解材料得到应用。
3，我们用溶胶凝胶法制备了80至120nm的BFO纳米颗粒。多晶的BFO颗粒是单相钙钛矿相。尽管BFO陶瓷和BFO纳米颗粒在紫外．可见光照射下都展示了光催化分解甲基橙的能力，但由于BFO纳米颗粒具有高的比表面积，它的催化分解效率要比BFO陶瓷高出了很多。此外，在单纯可见光的照射下，BFO纳米也展现了很高光催化降解能力，这非常具有应用前景。此外，我们我们在室温下观测到了BFO纳米颗粒具有弱铁磁性，并指出，这很有可能是BFO纳米颗粒的尺寸效应导致的，为了解BFO薄膜中磁性的来源提供了一个新的思路。