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杂化非本征铁电体(“hybrid”improper ferroelectricity)可在室温下通过晶格畸变诱导产生较强的磁电耦合。这种优秀特性使得杂化非本征铁电体成为广大科研人员以及存储器件生产公司研究的焦点。HIF广泛存在于类钙钛矿结构Runddlesden-Popper(R-P)中。Ca3Ti2O7属于杂化非本征铁电体材料中的一种,并且也属于钙钛矿化合物,故集多种特性于一身的Ca3Ti2O7更是受到广泛关注。首先,我们探究出使用溶胶凝胶法合成Ca3Ti2O7陶瓷的最佳条件,随后研究了样品的晶体结构、光吸收带隙、光致发光光谱以及电学性质。本论文系统地研究了制备过程中烧结温度、烧结时间和干凝胶预处理温度等工艺参数对陶瓷物相的影响。X射线衍射测试结果显示,Ca3Ti2O7陶瓷的干凝胶转变温度不会明显影响合成陶瓷的物相纯度;烧结温度和烧结时间是合成陶瓷物相的决定性因素,当烧结温度范围介于1420～1440℃之间时,能得到纯度最佳的Ca3Ti2O7陶瓷。紫外—吸收光谱测得带隙值(3.56 e V)和第一性原理计算所得带隙值(3.35 e V)相接近。漏电流测试表明Ca3Ti2O7陶瓷在高偏置电压下表现出可反转的二极管效应和阻变特性,这主要是由于束缚电荷和自由移动电荷的相互作用引起的。铁电性能测试表明溶胶凝胶法制备的Ca3Ti2O7的矫顽场比使用光学浮区发和标准固相法所制备样品的矫顽场低一个数量级。较低的矫顽场是材料设计和器件性能的关键,因此纯Ca3Ti2O7陶瓷的低矫顽力场非常有利于产业应用。其次,我们选择Bi3+离子来替代Ca3Ti2O7的Ca2+离子,利用已经探索成熟的溶胶凝胶工艺条件制备(Cai-xBix)3Ti2O7(x=0,x=0.01,x=0.03)陶瓷样品,并测试和分析了样品的结构、微观形貌以及铁电性能。通过XRD结构分析可知,所制备得到的掺杂样品合成纯度良好,随着Bi元素掺杂量的增多XRD衍射峰发生了向高角度轻微移动。铁电性能测试表明掺杂样品的矫顽场随Bi元素含量的增加而减小,并且(Ca1-xBix)3TiO7(x=0,x=0.01,x=0.03)陶瓷样品在高偏置电压下也呈现出可反转的二极管效应和阻变特征。