单相多铁材料一般是指同时表现出铁电性和铁磁性的单相化合物。由于这类材料具有磁电耦合效应,也就是电性和磁性间的相互调控,所以被广泛应用于自旋电子器件、电磁传感器、微波器件、多态存储中。然而单相多铁材料非常稀少,而且绝大部分单相多铁化合物的磁电耦合性能非常微弱或者只存在于极低的温度下,从而阻碍了其实际的应用。在这种背景下,寻找具有优良磁电耦合性能的单相多铁材料就成为凝聚态物理领域中的一个前沿的课题。我们知道对于磁性材料来说,产生磁性的微观机制是相同的,几乎所有的磁性有序都是来源于具有自旋的电子之间的交换相互作用。然而对于铁电材料来说,其微观机制却相当的丰富,比如离子位移、孤对电子、电荷有序、某种特殊的磁性等等。基于铁电与铁磁微观机制的不同,多铁材料可以分为两类。对于第一类多铁材料,其铁电性与铁磁性的微观来源是分别独立的,通常情况下磁电耦合非常微弱;而第二类多铁材料,其铁电性来源于某种特定的磁有序,因此第二类多铁材料的磁电耦合是很强的。在过去的十多年中,人们致力于探索各种磁有序多铁中的磁电耦合的机制,并取得了很好的进展,在这种背景下,本论文开展了新型第二类多铁性材料的研究,并且探索了其中可能的机制,主要包含以下的内容:1、螺旋磁结构诱导的铁电性我们采取固相烧结的方法制备了六角铁氧体SrZn1.15Coo.85Fe16O27并研究了它的磁性和电学性质。由于Co2+具有平面各向异性,所以这个六角铁氧体在302 K附近发生了由易轴变为易锥的自旋重取向,这与热释电测量所得到的铁电起始温度275 K是不对应的。基于前人的相关研究和热释电的测量结果,我们认为这个六角铁氧体应该具有两种不同的锥形螺旋磁结构:横向锥形螺旋磁结构与纵向锥形螺旋磁结构。根据自旋流模型,我们知道只有横向锥形螺旋磁结构才有可能产生铁电极化,所以275 K是两种锥形螺旋磁结构相互转换的自旋重取向温度。在275 K附近我们测量到了介电峰,这进一步证明了该处对应着铁电相出现的温度。通过施加一个外磁场,我们发现电极化的大小被明显的抑制,也意味着这个材料具有大的磁电耦合效应。由于这个材料的铁电相变温度接近室温,且具有较大的磁电耦合效应,我们认为其具备潜在的应用价值。2、交换收缩诱导的铁电性采用固相烧结的方法制备了 TbFeO3多晶材料,并且探索了其中的多铁性能。通过研究TbFeO3的磁热曲线,我们发现了材料内的两类不同的磁相变,分别对应着稀土 Tb的居里温度和Tb和Fe磁亚晶格之间的脱耦温度。热释电流与介电测量的结果表明TbFeO3在3.5 K温度以下出现了铁电相。除此之外,我们发现该材料的电极化受磁场调控,表现出明显的磁电耦合效应。根据交换收缩模型,TbFeO3具有四个不同方向的微观电极化矢量。因为这四个微观电极化矢量是反平行排列的,因此不可能产生宏观的电极化。通过磁点群的分析,我们发现TbFeO3的磁点群同样不能具备自发的铁电性的可能。为了解决这一问题,我们猜测有两种可能:a)在TbFe03的氧八面体中有可能存在类似于SmFeO3一样的畸变,这种的微弱的畸变打破了中心反演对称性,同时也使原有的空间群不再适用于TbFeO3。b)在3.5K以下,TbFeO3存在更加精细的磁结构。3、与自旋方向相关的金属-配位基轨道杂化诱导的铁磁性通过固相烧结的方法,我们制备了多晶样品Sr2CoGe2O7。由于ab面内Mn离子的二维磁相互作用,Sr2CoGe2O7在6.7 K出现了一个反铁磁相变。通过在不同磁场下研究这种倾角反铁磁Sr2CoGe2O7的热释电流与介电,我们发现该样品的介电起始温度与磁相变温度是相同的,这说明Sr2CoGe2O7的铁电很有可能来源于磁有序。该材料磁结构的研究结果表明其电极化并不能通过自旋流或者交换收缩机制来解释。我们认为这种电极化很有可能来源于钴离子与氧离子之间的p-d轨道杂化。