铋系层状钙钛矿中A位或B位离子的失配导致氧八面体中心的离子偏离中心,离子的大小导致键长键角的变化引起氧八面体扭曲倾斜,引起空间对称性破缺,原子间的相互作用导致时间对称性破缺,从而表现出铁电性和铁磁性。本论文从4层和5层的铋系层状钙钛矿入手,通过B位Ni/Co掺杂及A位Sm离子掺杂来研究层状多铁材料的磁性来源和掺杂取代对其性能的影响机制。本毕业论文主要分为六个章节:第一章为绪论,首先总体上介绍多铁材料的发展历史和实际应用,然后分别从铁磁材料和铁电材料的概念和机制来讨论多铁性的本质起源,然后在结构方面从典型的多铁简单钙钛矿延伸到多层钙钛矿,然后以铋系层状钙钛矿多铁性材料为重点,讨论其研究现状及改性方法。最后根据研究的现状和改性方法提出了本论文的研究思路和主要内容。第二章首先介绍了本论文的实验所涉及到的多铁制备工艺及其基本原理。然后又从多铁材料的结构和性能两个方面介绍本论文涉及到的测试手段和测量原理。第三章介绍了 Ni元素掺杂Bi5FeTi3015对多铁材料的形貌和性能的影响。我们发现水热法制备的多铁物相较纯,X射线衍射结构精修分析表明样品不含杂质,少量的Ni取代能显著增强铁磁性。在掺杂量为0.2达到最大的磁性(2Ms=1.28emu/g),相比于固相法制备BFNT-0.2提高了两倍(2Ms=0.53emu/g)。我们分析主要由Fe3+-O-Ni3+耦合和晶格自旋倾斜产生的DM相互作用导致磁性的增强。第四章研究了不同含量的Sm元素掺杂取代Bi6Fe1.4Ni0.6Ti3O18陶瓷材料中的Bi元素对其性能的影响。在掺杂量x=0.25的样品中,室温磁化强度(2Mr)达到了 1.9emu/g的最大值,掺杂量为x=0.3时,结构从斜方相演化为正方相,2Pr达到最大值15.4μC/cm2。当继续掺杂时,结构又转变为正交晶相,我们分析样品磁性主要由Fe2+-O-Fe3+的双交换作用,Fe3+-O-Ni3+的超交换作用和氧八面体的倾斜畸变和旋转畸变产生的DM相互作用共用竞争产生。第五章主要研究了自由取向(BFCT-1)和高c取向(BFCT-2)的Bi5Fe0.5Co0.5Ti3O15薄膜薄膜样品的性能差异,并对其相关机制进行了探讨。BFCT-2薄膜相比于BFCT-1薄膜表现出更强的磁化强度(2Ms=1.05 emu/cm3),与相同的陶瓷材料也要大的多。BFCT-1 和 BFCT-2 薄膜的 2Pr分别为 55.4μC/cm2 和 34.8μC/cm2,BFCT-2 薄膜的电滞回线的形状在疲劳测量后几乎没有变化,具有很强的抗疲劳性。磁性增强主要归因于有序取向晶粒和基板之间的晶格失配,且(Bi2O2)2+层在c取向下能更好的发挥其绝缘层充当电荷库的作用第六章主要是对全文的总结以及对今后工作的展望。