近年来,磁有序和电有序共存的多铁磁电材料因其在传感器、信息存储、能量捕获和自旋电子学等诸多领域的潜在应用价值而受到了人们的极大关注。多铁性材料可以分为单相和复相多铁材料。单相多铁材料中磁有序和电有序共存于单一相中。而将铁磁材料和铁电材料通过一定方式结合而得到的复合材料被称为复相多铁材料。多铁材料中磁性和电性的共存为磁电耦合效应提供了可能。磁电耦合效应分为正磁电效应和逆磁电效应,分别对应着磁场调控电极化和电场调控磁性。这些单复相材料中的磁电耦合效应因其在开发多功能和低功耗的新器件方面具有巨大的应用价值,成为目前的研究热点。基于这样背景下,我们开展了单复相材料中的磁电耦合效应研究,本论文主要包括四个方面的工作:1、M型六角铁氧体PbCoTiFe10o19磁电耦合效应研究采用固相烧结法制备了 Co2+-Ti4+掺杂的PbCoTiFe10O19多晶样品,并且研究了其磁性、铁电性以及磁电耦合性质。Co2+离子的掺杂削弱了单轴的磁晶各向异性,有利于形成面内的磁各向异性。而非磁性Ti4+离子的掺入打断了超交换的磁相互作用,使得晶体结构中的RS和R*S*块之间脱耦。最终Co2+-Ti4+的掺入使得磁矩偏离c轴而在240 K以下形成了锥形的螺旋磁结构。我们在240 K附近观察到样品中的电极化剧烈下降,这一温度正好对应着螺旋磁结构的起始温度,暗示该体系中电性和磁性间有着内禀的关联。进一步的实验结果显示样品的电极化随着磁场强度的增加而削弱,表现出显著的正磁电效应。同时,在原位电场下样品中的磁化强度也发生变化,表现出明显的逆磁电效应。2、辉石CoGe03中线性磁电耦合效应研究采用固相烧结法制备了正交结构的辉石CoGeO3多晶样品,并且研究了其磁性、介电以及磁电耦合效应。CoGe03具有公度的磁结构,其磁对称性在磁场下具有空间反演不对称,允许出现线性磁电耦合效应。零磁场下,样品中没有观察到介电异常以及电极化。然而施加外磁场后,在反铁磁有序温度附近同时观察到了介电峰和热释电流峰。随着磁场强度的增加,这两个峰位都往低温移动。样品中电极化的大小几乎随着磁场单调增加,表现出线性磁电效应。CoGe03中存在着具有大小相等符号相反的磁电耦合系数的反铁磁畴。当CoGe03在磁场和电场共同场冷作用下通过其奈尔温度,将会导致一种反铁磁畴多于另外的反铁磁畴,从而出现磁场诱导的电极化。3、SrRuO3/PMNPT异质结电场调控磁性研究采用脉冲激光沉积法制备了 SrRuO3/PMNPT复相多铁异质结,并且研究了原位电场对SrRu03薄膜的磁性和输运性质的调控。实验结果显示,与之前的电场对磁各向异性调控不同的是,在电场作用下SrRuO3薄膜的内禀磁性发生了变化,居里温度降低了 2K,饱和磁化强度减小了大约8.6%。同时我们也开展了电场对SrRuO3电阻率调控的研究工作。此外,磁化强度和电阻率可以通过原位电场实现动态地、可逆地和重复地调控。这种调控方式与通过不同衬底施加的失配应变相比具有可调节性和可标度性,更能揭示弹性应变对磁性的本征效应。在SrRuO3/PMNPT异质结中所观察到的电场调控磁性及输运性质可以归结为电场诱导的应变改变了 Ru06八面体的转动角度,从而导致Ru4d轨道和O 2p轨道之间的交叠和杂化程度发生改变,进而使得磁相互作用和导电电子的跃迁几率改变,最终导致磁性和电阻率变化。4、(011)Co/PMNPT异质结构中各向异性的电控磁研究采用磁控溅射制备了(011)Co/PMN-PT复相多铁薄膜体系。通过原位电场下磁滞回线、磁畴以及各向异性磁电阻测量表明在该体系中存在着较强的各向异性的电场调控磁性效应。对PMN-PT衬底预极化之后,Co薄膜磁性表现为面内各向同性。沿PMN-PT衬底厚度方向施加电场,Co薄膜磁性转变为面内单轴各向异性,[01-1]方向成为易磁化轴,而[100]方向变为难磁化轴。原位磁畴观测表明,外加电场能够显著地改变磁畴构型。通过开关电场下的磁性响应得出该体系的磁电耦合系数可以高达α=1.4× 10-6 s/m。电场对各向异性磁电阻的调控为该体系在低功耗、多功能的自旋电子学器件应用上提供了潜在前景。(O11)Co/PMN-PT中各向异性的电控磁效应来自于PMN-PT压电衬底的各向异性压电性质。电场诱导的各向异性的压电应变传递到Co中,通过磁弹耦合导致磁各向异性变化。