铁酸铋(BiFeO3)饱和极化强度高达～100μC/cm2，作为无铅铁电体有着广阔的应用前景。但是，具有类三方相结构的BiFeO3外延薄膜漏导很大，很难兑现人们的期望。最近人们发现BiFeO3畴壁可以作为天然的微观导电通道，为氧化物电子学的发展提供了新的可能。微观局域电导研究目前仅仅局限于二维拓扑缺陷，但对于实际应用而言，一维导电通道事实上具有同样重要的作用。　　近年来人们发现了类四方相BiFeO3这一由应力导致的亚稳相，为BiFeO3铁电应用提供了新的机遇。然而，目前有关类四方相BiFeO3铁电特性的研究极不充分，一个重要原因是缺少合适的底电极材料。类四方相BiFeO3对于失配度超乎寻常敏感，只能存在于少数晶格失配度大于-4％（相对于三方相而言，负号表示薄膜承受面内压应力）的ABO3钙钛矿衬底之上。不幸的是，绝大多数类钙钛矿导电氧化物难以满足此要求。另一方面，极化对称性直接关系到极化动力学过程，对电学应用影响巨大。人们普遍认为类四方相BiFeO3在室温下应具有MC对称性，但这一结论并未得到所有实验事实的支持，尚有待进一步的检验。　　本论文主要围绕以上问题展开，主要研究成果如下:　　1.我们首次在Nb∶SrTiO3(001)衬底上外延得到BiFeO3纳米坑结构。我们发现，BiFeO3外延层与衬底间的对称性失配导致了切应变，而切应变的释放与纳米坑的形成与演化密切相关。借助于导电力显微镜，我们观察到了纳米坑的局域二极管整流特性。深入的变温I-V测试及数据拟合显示，纳米坑局域电导由界面调制的PF发射机制主导。氧空位对于纳米坑局域电导起到了至关重要的作用——氧空位在纳米坑附近的积聚不但降低了接触势垒高度，还在导带底附近提供了导电所需的施主态。纳米坑一维导电通道的发现为氧化物电子学的未来发展提供了一条新的路径。　　2.我们在六角对称的Al2O3(0001)表面外延出正四方相BiFeO3薄膜，其生长窗口非常狭窄(温度600-700℃，氧分压0.1-0.3Pa)。为确保结论无误，我们利用X射线倒空间图及Raman两种手段对样品的极化对称性进行了确认。我们的发现提供了一种在对称性失配衬底上外延功能氧化物的新方法。正四方BiFeO3表现出新奇的四方岛-矩形岛-连续膜这一成膜生长机制，为类钙钛矿氧化物异质外延生长增添了新内容，也为合成低维铁电纳米结构并调控其物性提供了新的路径。此外，在Al2O3(0001)衬底上四方相BiFeO3薄膜的临界厚度可高达450 nm以上，为无铅铁电体的未来应用奠定了基础。　　3.我们尝试利用透明导电的ZnO作为缓冲层，在Al2O3衬底上外延生长（类）四方相BiFeO3薄膜。我们发现，在Al2O3(0001)衬底之上，通过ZnO(0001)缓冲层可以得到正四方相BiFeO3外延薄膜，但样品中始终存在少量的Bi2O3杂相。通过压电力显微镜表征，得到了正四方相BiFeO3的矫顽场与压电系数。而借助于ZnO(11-20)缓冲层，我们在Al2O3(10-12)衬底上得到了无任何杂相的正四方相BiFeO3。而且，在ZnO(11-20)缓冲层上正四方相BiFeO3的临界厚度高达120nm，数倍于类钙钛矿衬底上 MC-BiFeO3的文献报道值(～30nm)，对今后的实际推广应用具有重要的意义。四方相BiFeO3与发展成熟、成本低廉的半导体平台集成于一体，为包括铁电场效应晶体管在内的多功能器件发展提供了一条新的途径。