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多铁性材料是指具有铁电、铁磁（反铁磁）、铁弹等两种或两种以上铁性有序共存的材料,并由于序参量间的相互作用而产生如磁电耦合等一系列丰富的物理特性和应用前景。BiFeO3（BFO）是少见的室温多铁性材料,由于其优异的铁电特性,以及磁电耦合、光伏效应等而成为研究热点。BFO薄膜的电畴结构和物性与其应变状态、外延取向、厚度等参数密切相关。本文工作利用激光分子束外延技术,制备了具有不同应变状态和外延取向的BFO薄膜,生长了原子级平整的BFO超薄膜与纳米条带结构,研究了薄膜的电畴结构等相关特性和机制。本文主要研究内容如下:1.利用激光分子束外延技术,使用缓冲层制备了具有不同应变状态的BFO薄膜,研究了缓冲层和应变状态对BFO薄膜电畴结构和物性的影响。以SrRuO3（SRO）为底电极,选用两种晶格常数不同的钙钛矿材料BaTiO3（BTO）和SrTiO3（STO）分别作为缓冲层,制备了BFO/BTO/SRO/STO和BFO/STO/SRO/STO两种异质外延结构。XRD测试结果显示,BFO外延薄膜在BaTiO3缓冲层上受面内拉伸应力,导致拉伸应变状态;而BFO外延薄膜在SrTiO3缓冲层上受面内压应力,导致压缩应变状态。通过缓冲层的使用,在STO衬底上成功制备了分别具有张应变和压应变两种应变状态的BFO薄膜。研究表明,缓冲层的使用还可以调控BFO薄膜的铁电畴结构、漏电流、剩余极化和磁性等,其应变状态是影响其结构和物性的主要因素。2.研究了外延取向对BFO薄膜电畴结构及物性的影响。在（100）、（110）和（111）STO单晶衬底上,生长了不同取向的BFO外延薄膜,发现薄膜取向对其电畴结构和铁电极化等特性有着重要的影响。PFM测试结果显示,（100）STO上外延生长的BFO薄膜具有明显的多畴结构,（110）外延薄膜极化向下的畴显著增加,而（111）外延BFO薄膜具有单畴结构。同时,（111）外延膜具有最大的极化强度和矫顽场,在原生的状态下具有二极管整流效应,并可实现翻转。3.研究了BFO超薄膜的生长,获得了BFO指状纳米条纹结构和原子级平整的BFO超薄膜,分析了薄膜生长机制和铁电畴结构等特性。使用经处理后表面具有原胞台阶结构的STO单晶衬底,先生长10 nm厚的SRO外延导电层,再外延生长名义厚度（nominal thicknesses）为2 nm12 nm的BFO超薄膜。利用压电原子力显微镜对其表面形貌和铁电畴状态研究发现,2 nm厚BFO超薄膜表面具有周期性的指状纳米条纹结构,条纹结构随厚度增加逐渐消失,在厚度为8nm时,BFO超薄膜显示具有原子级平整的表面。BFO指状纳米条纹结构的周期性与STO单晶衬底表面的原胞台阶结构周期性一致,而SRO外延层表面具有与STO衬底一致的台阶结构,因此,BFO指状纳米条纹结构的形成与单晶衬底的台阶结构密切相关。另外,BFO超薄膜都具有良好的铁电性;随厚度增加,BFO原生铁电畴由条状周期性反向结构逐渐演变为随机性结构,其原生铁电畴极化取向主要有SRO外延层的化学终止层决定。