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柔性铁电/铁磁薄膜在非传统电子学器件中有着非常重要的应用。理论和实验研究都发现应力对铁电/铁磁薄膜材料的结构和性能有显著影响，其中衬底作用力的贡献尤为明显。目前制备柔性铁电/铁磁薄膜的方法尚不成熟，限制了人们在柔性铁电/铁磁薄膜领域的研究和应用。本论文开创性地发展了多种适合于高温制备柔性铁电/铁磁薄膜材料的技术和方法。此外，我们还研究了柔性有机铁电/铁磁复合薄膜中的逆磁电耦合效应。主要研究工作概括如下:
1、提出了多种适合于高温制各自支撑铁电/铁磁薄膜材料的技术和方法。以镀铂硅片(Pt/Ti/SiO2/Si)为衬底，将其中二氧化硅层或钛层作为牺牲层，通过化学腐蚀法获得自支撑铂薄膜层，然后将其转移到热氧化硅片上，在铂薄膜上高温下沉积铁电/铁磁薄膜，将铁电/铁磁薄膜和铂薄膜从硅片上取下，即可获得自支撑铁电/铁磁薄膜。此外，还发展了一种基于阳极氧化铝(anodic aluminum oxide，AAO)衬底的、适用于高温沉积薄膜制备方法和技术:首先在AAO上沉积铂做底电极，然后在高温下沉积铁电/铁磁薄膜，然后将铁电/Pt/AAO薄膜溶于碱性溶液，获得自支撑铁电/铁磁薄膜。需要指出的是，这三种制各自支撑铁电/铁磁薄膜方法，同样适用于其他类型自支撑功能、结构材料薄膜。
2、柔性自支撑Pb(Zr0.53，Ti0.47)O3(PZT)铁电薄膜的制备及其性能研究。为研究衬底束缚力对PZT铁电薄膜材料物理性能的影响规律，制备了常规衬底束缚PZT薄膜(Clamping PZT，C-PZT)和自支撑PZT薄膜(Freestanding PZT，F-PZT)样品，分别从宏观和微观两方面对薄膜材料的结构与性能进行系统研究。实验研究结果表明，与C-PZT薄膜相比，当衬底束缚力去除后，F-PZT薄膜(200nm)的600cm-1拉曼峰发生蓝移，XRD谱中的(111)衍射峰向低角度移动了0.08°。铁电性能测试表明，相比于C-PZT，F-PZT薄膜饱和极化强度和剩余极化强度分别提高了约18％和21％。扫描探针显微镜微的压电显微镜(PFM)测试结果佐证了宏观铁电测试极化强度增强的结果。此外，介电研究也表明，F-PZT薄膜介电常数增大了约45％，介电调谐能力增大到70％。
3、柔性自支撑Pb(Zr0.95，Ti0.05)O3(PZT)反铁电薄膜的制备和物理性能研究。基于同样自支撑制备技术，制备了衬底束缚反铁电(Clamping PZT，C-PZT)和自支撑反铁电PZT(Freestanding，F-PZT)薄膜样品，研究了衬底束缚力对反铁电PZT薄膜的结构和储能特性的影响规律。研究结果表明，当消除衬底束缚力后，F-PZT(300nm)薄膜样品XRD谱中的22°和44°的(002)和(004)衍射峰强度增强，而(120)和(240)衍射强度减弱，F-PZT薄膜的反铁电/铁电转变电场从200 kV/cm增大为560 kV/cm。此外，自支撑F-PZT薄膜的储能密度增大到17.45 J/cm3，储能效率也增加到67.9％。
4、柔性复合铁镓(FeGa)/聚偏氟乙烯(PVDF)体系逆磁电耦合效应研究。当FeGa薄膜沉积在PVDF衬底时，由于PVDF热膨胀系数的方向差异性导致FeGa薄膜磁性呈现单轴各向异性。磁光克尔测试发现，当磁场平行于FeGa薄膜的磁易/难轴时，增大/减少施加在PVDF上的电场会使FeGa薄膜的矫顽力和矩形度变大/小。研究结果表明FeGa/PVDF体系中的逆磁电耦合效应具有单轴各向异性:当磁场平行于FeGa薄膜易轴的(2n+1)π/4(n=0，1，2，3)tad时，外加电场对FeGa薄膜的矫顽力和矩形度几乎没有调控，而当磁场平行于FeGa薄膜的面内易轴和难轴方向时，逆磁电耦合效应最大。