多铁性材料在信息存储与读写、无线微波器件、无线传感网络以及自旋电子学器件等领域具有潜在的应用前景。目前,在室温条件下,磁有序和电有序能同时共存的单相多铁性材料非常稀少,并且磁电耦合效应较弱,这就限制了多铁性材料的应用。在实验上和理论上研究表明,多铁性超晶格材料具有与单层材料完全不相同的物理性质,将拓宽材料的应用范围。因此,设计新颖的铁磁/铁电超晶格材料,探究超晶格的结构与性能间的微观物理机制,为实验上制备性能优越的磁电材料及其实际应用提供理论参考。论文从铁磁/铁电超晶格材料的设计角度出发,设计了四种类型的基于钙钛矿氧化物的超晶格材料,采用密度泛函理论（DFT）第一性原理软件VASP进行理论计算,研究了超晶格材料的几何与电子结构,详细的分析了材料的能带特性、磁性、铁电性、半金属性及磁电耦合效应。采用立方相CaMnO3和四方相铁电材料BaTiO3交替堆垛,模拟沿[001]方向生长的CaMnO3/BaTiO3超晶格,研究了超晶格的几何与电子结构、磁性、电极化强度、半金属性,并分析了超晶格的结构稳定性。研究结果表明:立方相铁磁态CaMnO3是一个亚稳定相,磁矩为整数个玻尔磁子3.00μB,具有半金属性。铁磁亚稳定相CaMnO3的磁矩随体积的膨胀或压缩变化非常敏感。CaMnO3/BaTiO3超晶格呈铁磁性,磁矩为整数个玻尔磁子12.00μB,保持了稳定的铁磁半金属性,这种半金属性主要来自体系Mn-3d和O-2p轨道电子之间强的杂化作用。CaMnO3/BaTiO3超晶格的电极化强度为0.34C/m2,表现出良好的磁电性能。构建CaMnO3/BaTiO3超晶格结构,对立方相CaMnO3铁磁亚稳定相起到了钉扎作用。采用立方相CaFeO3和四方相铁电材料BaTiO3交替堆垛,模拟沿[001]方向生长的CaFeO3/BaTiO3超晶格,研究了超晶格的几何与电子结构、磁性、电极化强度及半金属性。研究结果表明:立方相CaFeO3呈铁磁性,磁矩为整数个玻尔磁子4.00μB,具有半金属性质。立方相CaFeO3的磁矩随晶格常数变化比较敏感,只在一定晶格常数a（3.75?3.91?）变化范围内可以保持半金属性。CaFeO3/BaTiO3超晶格的磁矩为整数个玻尔磁子16.00μB,保持了铁磁半金属性,这种铁磁半金属性主要来自体系中Fe-3d和O-2p轨道电子之间强的杂化作用。对比GGA与GGA+U计算方法发现,准确引入Fe原子库仑作用项U对材料保持半金属性起着重要作用。CaFeO3/BaTiO3超晶格的电极化强度为0.36C/m2,具有良好的磁电性能。采用铁磁性金属M（Co,Fe,Ni）和四方相多铁性材料BiFeO3沿[001]方向交替堆垛,构建M/BiFeO3（M=Co,Fe,Ni）超晶格,研究了超晶格的几何与电子结构、界面原子磁矩及磁电耦合效应。研究结果表明:在M/BiFeO3超晶格结构中,上下两个界面磁化存在显著差异。外延铁磁性金属原子M-3d轨道与BiFeO3层中O-2p轨道发生强烈的电子杂化作用,界面层主要以O原子为中间媒介的电荷转移相互影响。在外加电场作用下,由于铁电极化的存在,界面原子成键和电荷转移重新分布引起强的磁电耦合效应。Co/BiFeO3、Fe/BiFeO3和Ni/BiFeO3超晶格界面磁电耦合系数分别为αs≈4.2×10-10G cm2/V、αs≈3.8×10-10G cm2/V和αs≈3.5×10-10G cm2/V。Co/BiFeO3超晶格的界面磁电耦合系数高于Fe/BiFeO3和Ni/BiFeO3超晶格界面磁电耦合系数,具有良好的磁电耦合效应。采用立方相反铁磁半导体Co3O4和四方相多铁性材料BiFeO3沿[001]方向交替堆垛,构建Co3O4/BiFeO3超晶格,研究了超晶格的几何与电子结构、磁性,对两种不同界面终端的晶体结构稳定性进行了分析,探究了磁性薄膜材料内部磁性变化的原因。研究结果表明:CoA-BiO和Co2BO4-FeO2界面接触层比CoA-FeO2和Co2BO4-BiO界面接触层的晶体结合能低0.124eV,以CoA-BiO和Co2BO4-FeO2界面接触层交替堆垛的Co3O4/BiFeO3超晶格结构更稳定。两种不同界面终端的Co3O4/BiFeO3超晶格均呈亚铁磁性。在外延应力作用下,界面处原子成键和电荷转移有效诱导复合体系由反铁磁性向亚铁磁性转变。磁性纳米薄膜材料内部的交换作用使得原子磁矩呈平行或反平行的有序排列,最终导致磁性原子间的自发磁化。