电荷/自旋阻挫RFe2O4(RFeO3)n(R为Lu,Y,Yb等稀土元素,n=0,1,…)系列层状化合物表现出丰富的物理性质,例如铁电性,多铁性,较大的介电常数,磁电效应,电荷/自旋有序等等,在近期多铁材料研究中备受关注。本人在攻读博士学位期间,利用化学替代,结构层的插入以及调节氧含量等研究方法对此系统进行了深入研究,以理解其结构和物理性能之间的关联,寻找性能更优异的新材料。　　 (1)Lu2Fe2Fe1-xMgxO7(x=0,0.05,0.10)和Lu2Fe2Fe1-xMnxO7(O＜x≤0.86)材料的制备、结构和物性研究。在Lu2Fe3O7材料中,发现Mg或Mn替代Fe对其结构和物理性能有很大影响。但Mg元素的替代量较小,没有明显改善其铁电性能,且随着替代量的增加,电荷有序引起的超结构衍射逐渐减弱。而Mn元素可以大量替代Fe元素,且替代后有效抑制了漏电的产生,改善了其铁电性能,获得了更完美的电滞回线。且Mn替代Fe后,样品仍然具有较强的超结构衍射,其电荷有序态可以用两个无公度的调制矢量表征。　　 (2)Yb2Fe3O7材料的制备、结构和物性研究。TEM观察显示,室温下沿c*轴方向在1/3(h h1)位置存在弥散的zigzag型条纹,表明电荷有序态的存在,与Lu2Fe3O7相比,相干长度较短。磁测量表明,磁性的Yb3+取代非磁性的Lu3+对低温磁性能有很大影响:亚铁磁相变温度降低,且在大约50 K出现了磁异常,这可能是由Yb层和Fe层之间的反铁磁耦合引起的。介电性能分析表明,Yb2Fe3O7具有较大的介电常数,室温下约为5000,与ErFe2O4相比,其弛豫时间分布更宽。　　 (3)不同氧含量LuFe2O4-δ材料的制备、结构和物性研究。其中,氧含量是在制备过程中,通过改变CO2/H2或者CO2/CO的比例来控制的。磁测量表明,氧含量的减少可以明显降低亚铁磁相变的温度。TEM观察表明,低温下,LuFe2O4-δ中产生电极化的电荷序存在相分离。　　 (4)Lu2Fe4O9和Lu2Fe2Mn2O9材料的制备、结构和物性研究。TEM观察表明,Lu2Fe4O9显示出复杂的超结构。物性测量表明,与LuFe2O4相比,氧的引入明显改变了Lu-Fe-O材料的电、磁和介电性能:电阻率明显增大,由半导体变为绝缘体;磁相变温度下降了200 K左右,磁化率的数值大为减小;介电常数也明显减小。Lu2Fe4O9中部分Fe被Mn取代后(Lu2FezMn2O9),电阻率明显减小;磁转变温度降低,但磁化率的数值有所增大;介电常数也有所增大。