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单相多铁材料不仅有着丰富的物理内涵,而且在自旋电子器件、传感器、存储器等方面有着潜在的应用前景。通式为Bin+1Fen-3Ti3O3n+3的层状Aurivillius氧化物作为潜在的单相多铁材料之一,近年来得到了广泛的研究。在这类体系中,类钙钛矿层(Bin-1Fen-3Ti3O3n+1)2-在一个半胞中沿c轴夹在2个铋氧层(Bi2O2)2+中间,形成三明治结构,n代表类钙钛矿层的数目。但是由于高温合成过程中Bi元素的挥发、Fe元素易变价等问题,Bin+1Fen-3Ti3O3n+3在多铁性能上还存在着一些问题和不足,如剩余极化小,漏电流大,磁转变温度低,磁电耦合效应弱等。本文以提高层状Aurivillius氧化物的多铁性能为目标,主要在n=4、5铋系层状钙钛矿多铁材料,在A、B位掺杂,以改善材料的室温多铁性,探究掺杂对材料性能的影响和机理,为室温单相多铁材料的设计及应用提供实验依据。本论文分为六章,具体内容如下:第一章:介绍了多铁材料的研究背景,Bin+Fen-3Ti3O3n+3层状Aurivillius氧化物的研究现状。第二章:介绍了层状钙钛矿陶瓷的常用制备方法,重点阐述了改进的溶胶-凝胶自燃烧法的工艺流程,以及单相多铁材料的结构和性能表征手段。第三章:采用溶胶-凝胶自燃烧法制备了 Bi5Ti3Fe1-xNixO15(BFNT-x:x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)陶瓷,系统研究了其微结构、铁电性能、磁性能和介电性能。研究发现,少量的Ni取代可以提高样品的多铁性能,特别是BFNT-0.2样品的剩余磁化强度达到最高(2Mr～0.24emu/g),剩余极化强度也最大(2Pr～11.6μC/cm2),其磁居里温度达到796K,铁电居里温度达到1016.5 K。此外,所有样品存在介电异常现象,这可归因于氧空位的跃迁过程。文中还讨论了 Ni掺杂对铁电、磁、介电性能影响的机制。第四章:采用溶胶-凝胶自燃烧法制备了层状钙钛矿结构的多铁性陶瓷Sr0.5Bis.5Fe1.5-xCoxTi3.5O18(SBFCT-x:x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)。Co 取代不仅能提高铁电性,而且能显著增强铁磁性。其中SBFCT-0.4样品的2M最高(2Mr～1.82emu/g),2Pr最大(2Pr～24.4μC/cm2)。此外,还发现了介电异常现象(x=0.2-0.5),这可归因于氧空位的长程迁移。研究还发现SBFCT-0.4样品在较低磁场作用下即呈现磁电耦合效应,磁电耦合系数最大约为250μV·cm-1·Oe-1。在室温以上(373 K)也观察到了明显的磁电容现象,这对其在传感、存储等领域的潜在应用具有重要意义。第五章:采用溶胶-凝胶自燃烧法制备了 SrxBi6xFe1k/2Co1k/2Ti3+xO18(SBFCTO-x:x=0,0.25,0.5,0.75,1)陶瓷,系统研究了其微结构、铁电性能、磁性能和介电性能。所有样品在室温下均观测到铁电性和铁磁性共存。SBFCTO-1陶瓷的剩余极化强度最大(2Pr～17.37μC/cm2),SBFCTO-0.5陶瓷的剩余磁化强度最大(2Mr～0.74 emu/g)。为了探讨磁性离子价态对材料性能的影响,我们利用X射线光电子能谱分析了 Co、Fe的离子价态及含量,同时分析了氧空位的含量随掺杂量的变化。此外,在400K左右发现了介电异常,这可归因于氧空位的跃迁过程。第六章:对全文内容的总结,以及对未来工作的展望。