铁电、压电材料是继半导体材料之后的一大类以机电能量转换为特征的信息功能材料，在微电子、微机械等重要高新技术领域发挥着不可替代的支撑性作用。铁电、压电材料及其器件的物理性质和服役行为与外场诱导的材料微结构变异密切相关，因此本工作选择了几种典型的铁电材料，包括：1)适合高温使用且环保的铋层状无铅压电陶瓷-钛酸铋陶瓷；2)最早发现的具有钙钛矿结构的钛酸钡单晶；3)具有超高压电性的新型铁电单晶PMN-PT，在几个方面研究了它们的微结构和性能，具体工作如下：　　 (一)、通过研究显微压痕引起的裂纹形状和取向，发现了在钛酸钡单晶中存在着高指数解理面{027}，当垂直这一解理面方向施加电场时，得到了超过2000 pC/N的超高压电常量，高于沿着自发极化方向<001>方向施加电场得到的压电常量(d33<001>=87pC/N)20倍。并沿此方向在很低电场强度(低于1kV/mm)下得到了高达0.6％的应变值，这一应变值是同等场强下PMN-PT单晶的10倍之多。　　 (二)、利用SEAM独特的成像模式，比较了引入压痕前后PMN-PT单晶畴结构的变化及应力分布。发现无论压痕方向如何，由压痕引起的裂纹一般都沿<001>方向，而与压痕方向几乎无关。每个压痕周围都有衬度发生改变区域，区域形状与压痕的取向无关，都沿着<110>取向。通过对畴结构和应力分布的分析，发现PMN-38PT单晶应变具有很高的各向异性，沿着<110>方向和<001>方向的应变差异很大，并在非自发极化<110>方向得到高于自发极化<001>方向的压电常数(d33=1000pC/N)(d33<001>=300pC/N)。　　 (三)、利用扫描力显微镜(SFM)的压电响应模式研究掺铌量对铋层状陶瓷钛酸铋畴结构的影响。结果发现，在低掺铌量时(性能与纯钛酸铋陶瓷接近)，畴结构主要是以畴壁平行与c轴方向的结构为主，而当掺铌量达到0.08时，畴结构主要是以畴壁垂直于c轴方向，即在a-b平面内为主。这一结果表明，某些掺杂物不仅能够改变畴壁运动的难易，而且还能改变畴结构，从而改变掺杂后材料的铁电压电性能。　　 (四)、利用在商用扫描力显微镜的基础上建立的扫描探针声学显微术(SPAM)研究了钛酸铋陶瓷的局部弹性响应。发现调制频率对声学像有很大影响，成像频率较高时，图像接近形貌像，而随着成像频率降低，越来越多的精细结构被反映出来，图像反映亚表面的结构。声学像中反映出的不同于表面形貌的精细微结构，可能反映了钛酸铋陶瓷在烧结中晶粒形成的过程。　　 以上研究结果表明掺杂物不仅能够改变畴壁运动的难易，而且还能改变畴结构；而对于压电单晶而言，确实存在着性能比较优异的晶体取向，这一取向不仅与极化方向有关，而且更重要的是与承受应变能力的不同有关。这种不同方向具有不同应变承受能力可能广泛存在于其它铁电单晶中。这一结果对设计和优化铁电单晶的压电性能提供了新方向。