立方结构EuTiO3(ETO)是一种在低温条件下同时拥有磁有序和电有序的多铁材料，表现为G型反铁磁序（尼尔温度为5.1K）和量子顺电序（温度70K以下）。在反铁磁-顺电序共存温度区间内，ETO块材的Eu自旋和介电属性之间存在着很强的耦合作用。另外，通过水平应变的调制作用，ETO薄膜的多铁性将会改变，由反铁磁-顺电性转变为铁磁-铁电性，铁磁和铁电居里温度分别为4.24K和250K。这些特性说明此材料中同时存在复杂的电荷、自旋、晶格和轨道自由度，并且这些自由度的交互耦合作用，使得这种材料的块材和薄膜中产生了新颖的磁性、电性和各种奇异的性质，其中的物理机制极为丰富。因此本论文从EuTiO3薄膜制备工艺研究出发，详细地研究了不同条件下薄膜的物理性质和相关物理机制，实现了这种多铁材料的微结构-应变-物理性质三方面系统研究。本文采用脉冲激光沉积法在(001)SrTiO3衬底上制备了(001) ETO单相薄膜和(001)ETO:MgO复合薄膜。分别采用X射线衍射（XRD）、透射电镜（TEM）等对薄膜样品进行了微结构表征，详细地研究了单相薄膜和复合薄膜的应变情况，重点研究了这两种薄膜的物理性质，例如磁学、电学和光学性质。得到的主要结果汇总如下：1、制备获得的原位生长的(001) ETO单相薄膜，由于沉积氧压极低，在沉积过程中产生了内应变。应变调制了单相薄膜的磁性质，转变为类铁磁性。然后经过高温还原性气氛条件下后退火处理，内应变被消除，得到了高质量外延的(001) ETO单相薄膜（后退火ETO薄膜）。温度低于5.1K时，外延单相薄膜表现为反铁磁性，这主要是因为无应变条件下薄膜与块材的磁性质一致。随后我们对比了两种单相薄膜的室温漏电密度，后退火ETO薄膜的值比原位生长薄膜的值减小了7个数量级。通过XPS测试结果表明，后退火处理减少了薄膜中的Eu3+杂质，这部分杂质增加了薄膜中的载流子，从而使得原位生长薄膜的漏电增大。在不同温度范围、不同偏压条件下，我们拟合了后退火ETO薄膜的漏电密度-电场强度（J-E）曲线，分析得到了不同的漏电机制，且与温度和偏压之间存在着很强的关联性：低温（50K<T<100K）范围内，薄膜漏电表现受到体效应的影响，在正负偏压条件下都满足SCLC规律。高温（200<T<300K）范围内，薄膜漏电表现受到界面效应的影响，在正偏压条件下满足FN机制；在负偏压条件下满足Schottky emission机制。2、进一步制备了高质量外延的(001) ETO:MgO复合薄膜，研究了应变调制作用下复合薄膜物理性质的改变。通过XRD、TEM和STEM测试手段获得了复合薄膜的微结构特性，两相分离的ETO和MgO相垂直有序地间隔生长。形成了基体-纳米柱的表现形式，其中基体为ETO相，纳米柱为MgO相，纳米柱尺寸为5nm。同时300nm厚的复合薄膜中，ETO相受到+2.56%的张应变，应变方向为垂直于基片表面的方向。受到垂直应变的作用，复合薄膜的基本铁序转变为了铁磁-铁电序。实验数据表明复合薄膜的铁磁居里温度为3.5K，铁电居里温度为250K。通过进一步的磁介电测试发现，在铁磁-铁电共存温度范围内（温度低于3.5K），复合薄膜表现出很强的磁电耦合效应。在铁磁居里温度附近，随着温度的降低，复合薄膜磁电耦合机制的变化情况：线性EH（）机制（10K）→二次线性EH2（）机制（3.5K）→四次E2H2（）机制（2K）。3、分别研究了ETO单相薄膜和ETO:MgO复合薄膜的光性质。在应变和无应变的ETO单相薄膜中，通过飞秒瞬态吸收光谱测试，对比研究了两种薄膜的光生载流子弛豫动力学过程。实验结果表明2p-3dt2g能带间的弛豫过程基本一致，说明应变对此未起到作用，而应变增强了4f-3dt2g能带间的弛豫过程。这样的现象表明应变调制了材料的能带结构，从而改变了ETO相的载流子动力学过程。在ETO:MgO复合薄膜中，我们测试和对比了ETO单相薄膜、MgO单相薄膜、ETO:MgO复合薄膜和LaAlO3衬底的反射、吸收和透射特性，得到了复合薄膜奇特的光性质。使用CST Studio2009软件理论模拟了复合薄膜微结构和光性质之间的关系，从而证明了复合薄膜中微结构-应变-光性质之间存在着相互关联作用。