随着信息技术的不断发展,由于对高密度、低功耗、小型化和多功能化信息存储器的要求越来越高,人们开始关注大量具有多种物理性能的功能材料。磁电多铁材料是一类具有磁性和铁电性的多铁性材料,能够实现磁场对电极化调控或电场对磁化强度的调控。目前,多数磁电多铁材料的磁电耦合效应一般发生在较高的磁场或较低的温度,且磁电耦合系数较小,严重限制了磁电多铁材料的实际应用。因此,寻求高温（室温及以上）、低磁场和较大磁电耦合系数的磁电多铁材料成为该领域的研究热点。自旋诱导的多铁材料具有丰富的物理特性,在自旋电子学器件中具有重要的潜在应用价值。Y型和Z型六角铁氧体属于自旋诱导的多铁材料,具有可调控的锥型磁结构和较宽温度区域内的磁电耦合。同时,它们在室温下有望能够实现低磁场对电极化的调控或电场对磁化强度的调控,被认为是具有潜在应用价值的单相多铁材料。本学位论文主要研究元素掺杂对Y型和Z型六角铁氧体磁电耦合的调控机制,为寻求高温、低磁场和相对较大磁电耦合系数的磁电材料提供参考。本学位论文主要内容包括:1)Co2+掺杂Mg2Y型六角铁氧体Ba0.5Sr1.5(CoxMg1-x)2Fe12O22（以下简称Co-Mg2Y）系列多晶材料的晶体结构、磁性和磁电耦合特性;2)Co2+掺杂Mg2Y型六角铁氧体Ba0.5Sr1.5Co0.4Mg1.6Fe12O22（以下简称Co04-Mg2Y）单晶的晶体结构、磁各向异性和磁电耦合效应;3)Co2+掺杂Zn2Y型六角铁氧体Ba0.7Sr1.3Co Zn Fe11Al O22（以下简称Co-Zn2Y）单晶的磁各向异性、磁介电和磁电耦合效应;4)Al3+掺杂Z型六角铁氧体Sr3Co2Fe23.04Al0.96O41(以下简称Al-Fe24Z)单晶的磁性、磁电耦合效应。1)Y型六角铁氧体Co-Mg2Y系列材料的晶格参数随着掺杂Co2+浓度的增加而增大。该体系样品的磁化强度随着磁性离子Co2+掺杂浓度的增加而增加。同时,Co2+掺杂提高了Co-Mg2Y体系材料的磁相变温度和电极化反转温度。研究表明,在零磁场附近,Co-Mg2Y材料具有自发的电极化。在T=50 K时,Co04-Mg2Y多晶材料的最大电极化强度P和磁电耦合系数α分别为75μC/m~2和2939 ps/m。在锯齿形的周期性磁场作用下,Co-Mg2Y多晶材料的电极化强度P被外磁场调控并实现了反转,并且实现周期性调控。2)选择性能优良的Co2+掺杂浓度多晶样品Co04-Mg2Y,利用Na2CO3-Fe2O3助熔剂成功制备了Y型六角铁氧体Co04-Mg2Y单晶样品。当外加磁场H⊥c和H//c时,Co04-Mg2Y单晶ab面内和面外呈现不同的磁构型。施加外磁场H的方向对自旋磁构型具有显著的影响。当T=30 K时,最大电极化强度P和磁电耦合系数α分别为100μC/m~2和13300 ps/m。基于磁电相图,在150 K以下的温区内,电极化强度P在零磁场附近可以被外磁场调控和反转。T=50 K时,在锯齿形的周期性磁场作用下,电极化强度P随之周期性变化,经过多次循环后具有可重复性和很好的稳定性。因此,Co04-Mg2Y单晶材料在新型非易失性存储器件应用中具有潜在的价值。3)在TN2～356 K以下,Co2+掺杂提高了Co-Zn2Y单晶ab面内的磁相变温度。当温度T=30 K和电场强度E=880 k V/m时,电极化强度P和磁电耦合系数α分别为130μC/m~2和16667 ps/m。电极化强度P和磁电耦合系数α随预极化电场E的增加而增加。在锯齿形的周期性磁场下,电极化强度P随之周期性变化,且能被磁场调控和反转。因此,Co-Zn2Y在新型非易失性存储器件中具有潜在的应用前景。4)Z型六角铁氧体Al-Fe24Z单晶的横向锥型磁结构可以稳定存在于359 K以下。300 K时,磁滞回线呈现两个台阶状变化并增大至饱和。表明该材料中存在磁场诱导的磁相变。基于相对介电图可知,Al-Fe24Z单晶具有室温下的磁电耦合效应。在T=200～275 K温区内,极化电流曲线呈现典型的蝴蝶结状。在锯齿形的周期性磁场作用下,电极化强度P的大小随磁场调控作周期性变化,经过多次循环后最大值随着时间的推移无明显的衰减,且电极化强度P的符号保持不变。Al-Fe24Z单晶材料可望实现在电阻转换存储器、相变存储器等应用。