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铁酸铋(BiFeO3)是一种典型的多铁性材料，因在室温下同时具有铁电性与反铁磁性，故而在自旋电子器件、新型存储器件和磁电传感器等方面具有很大的应用前景。由于在BiFeO3(BFO)薄膜中可以检测到很大的剩余极化强度，BFO亦成为无铅铁电材料的重要候选材料之一。但BFO材料大的漏导造成的铁电性劣化，以及其弱磁性都限制了其发展及应用。此外，多铁材料BFO的反铁磁转变温度远高于室温，利用其与铁磁材料构建BFO/铁磁异质结可实现电场调控铁磁性，这将使其在微电子存储器领域更具实际意义和使用价值。 基于以上分析及研究现状，本文将研究碱土金属掺杂对Bi0.9A0.1FeO3(A=Ca、Sr、Ba)多铁性陶瓷磁、电性能的影响。此外，还研究了择优取向和相结构对Bi0.8Ba0.2FeO3/La0.7Sr0.3MnO3(BB0.2FO/LSMO)异质结交换偏置效应的影响。取得主要研究结果如下: 1.BiFeO3陶瓷的碱土金属掺杂研究 采用传统固相法成功制备了Bi0.9A0.1FeO3(A=Ca、Sr、Ba)陶瓷，XRD测试结果表明其晶体结构为六方钙钛矿结构，空间群为R3c，且其晶胞参数随掺杂离子半径的增加呈现出先增加后减小的现象。SEM测试结果表明，其晶粒均匀，晶界明显，晶粒尺寸约为1μm。其次，磁、电性能的测试结果显示随着掺杂离子半径的增加，剩余极化值呈现出递减的现象，其中Bi0.9Ca0.1FeO3(BCFO)陶瓷的剩余极化值最大为19.7μC/cm2;而其剩余磁化值却呈现出递增的现象，其中Bi0.9Ba0.1FeO3(BBFO)陶瓷的剩余磁化值最大为0.074emu/g。对Bi0.9A0.1FeO3陶瓷漏电流研究发现，Ca+掺杂的BCFO陶瓷漏电流密度最小，约为4.0×10-5A/cm2。在1.3-7.8kV/cm电场下，BCFO陶瓷的导电机制为PF发射机制，而在10-20kV/cm电场下为FN隧穿机制。Bi0.9Sr0.1FeO3(BSFO)和BBFO陶瓷的漏导在整个电场测量范围，均受到SCLC机制控制。分析表明，由于掺杂造成的Fe价态波动是造成其漏电的主要原因。 2.择优取向对BB0.2FO/LSMO异质结交换偏置性能的影响研究。 利用脉冲激光沉积技术分别制备了(001)、(110)和(111)取向的BB0.2FO/LSMO异质结，并借助对其异质结的结构及微结构表征、电畴结构表征以及其磁学性能的表征，深入探索了取向对其交换偏置效应的影响。实验结果表明，(001)取向样品的电畴结构为109°条纹形，且具有最大的交换偏置场为-159Oe，(110)取向样品的电畴结构为“Mosaic”形，其交换偏置场为-76Oe，(111)取向样品的电畴结构为单畴，且其具有最小交换偏置场为-32Oe。(111)取向样品具有最高的自旋冻结温度约为105K，(001)取向样品具有最低的自旋冻结温度约为50K。 3.相结构对BB0.2FO/LSMO异质结交换偏置性能的影响研究。 采用脉冲激光沉积技术分别在SrTiO3衬底和LaA1O3衬底上成功制备了具有R3c相结构的(001)取向和单斜晶系四方相结构的(100)取向的BB0.2FO/LSMO异质结，并深入探索相结构对其交换偏置效应的影响。实验结果表明，R-BB0.2FO/LSMO异质结的交换偏置效应为水平磁场轴向偏移，其交换偏置大小约为-159Oe。T-BB0.2FO/LSMO异质结的交换偏置效应为垂直磁化轴向偏移，其磁化偏置大小约为0.478emu/cm3。R-Bi0.8Ba0.2FeO3/La0.7Sr0.3MnO3和T-Bi0.8Ba0.2FeO3/La0.7Sr0.3MnO3异质结的交换偏置场和磁化偏置值均随温度的升高而呈现出降低的现象。