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多铁性材料是一种特殊的材料,因为它同时拥有铁电性、铁磁性和铁弹性,并且三者之间可以发生耦合。多铁性材料在很多方面都有应用,包括新型媒体、自旋电子元件、传感器和多态电器设备。在本就不多的单相多铁性材料中,铁酸铋是目前已知的少数在室温以上就能表现出铁电性（TC=1103 K）和叠加摆线调制的G型反铁磁性（TN=640 K）的材料。但是相对较弱的磁性和磁电效应以及漏电流等缺陷可能会限制铁酸铋在实践中的应用。离子掺杂是解决这一问题的一个常规方法。在这篇文章研究中,我们主要专注于通过钙掺杂或者钙与稀土元素和过渡金属元素共掺来提高铁酸铋的性能。本篇文章的主要内容如下:1、我们用实验的方法研究BiFeO3和Bi0.9Ca0.1FeO3的结构、电学、光学特性和磁性,同时用第一性原理计算来验证我们的研究结果。BiFeO3和Bi0.9Ca0.1FeO3是通过溶胶凝胶法制备的。X射线衍射和拉曼光谱的测试结果显示Bi位掺杂Ca,可以导致样品的晶体结构发生相变（从单相菱形结构（R3c空间群）变为两相共存的结构）。实验结果显示掺杂钙元素以后,铁酸铋的能带隙减小到1.42 eV,这个结果和态密度计算的结果一致。钙掺杂以后,铁酸铋的漏电流密度减小,磁性明显增强。2、我们用溶胶凝胶法制备钙掺杂的和钙钕共掺的铁酸铋,然后系统地研究了它们的结构、电学、光学特性和磁性。对样品的X射线衍射光谱图进行里特伍德精修,掺杂样品能很好的用两相模型（菱形结构相和立方结构相）精修。虽然我们在Bi0.9Ca0.05Nd0.05FeO3样品中观察到较大的剩余极化强度,约为54.7 uC/cm2,但其中有漏电流的贡献。在共掺的样品中我们可以看到紫外吸收光谱明显蓝移,伴随着样品直接带隙的减小。掺杂以后样品的漏电流减小,这是由于我们引进了非挥发性的Ca和Nd代替了挥发性的Bi3+。对MPMS-VSM测得样品的磁滞回线分析,我们发现Nd掺杂Bi0.9Ca0.1FeO3后,Bi0.9Ca0.1FeO3的磁性增强,这可以用XPS的表征结果来解释。3、铁酸铋和过渡金属（Co、N i、Cu）掺杂铁酸铋纳米颗粒都是用溶胶凝胶法制备的。首先我们比较研究了纯的,钙掺杂的,钴掺杂的和钙、钴共掺的铁酸铋纳米颗粒,然后我们又研究了过渡金属（Co、Ni、Cu）掺杂对Bi0.9Ca0.1FeO3纳米颗粒的结构、电学和磁性的影响。X射线衍射数据的里特伍德精修和拉曼光谱都反映了掺杂以后样品发生了结构相变。在掺杂样品中都能看到明显的蓝移并伴随着直接光学带隙相对于纯铁酸铋减小。XPS结果显示过渡金属（Co、Ni、Cu）掺杂Bi0.9Ca0.1FeO3以后Fe2+和氧空位浓度的减小。此外Co、Ni掺杂Bi0.9Ca0.1FeO3可以增强其饱和磁化强度。