当前，随着人们对电子器件小型化、集成化和多功能化的要求越来越高，集多种铁性特性于一身的多铁性材料越来越受到人们的青睐。特别是在信息存储方面，传统的存储器件，无论是在存储容量还是存储速度方面都已无法满足人们的需求。利用多铁材料（如同时具有铁电性和铁磁性的材料）作为介质的存储器，则刚好解决了这一难题。然而，自然界中室温下的单相多铁材料却非常少，磁电耦合也十分的微弱，无法投入实际应用。为获取更高的磁电耦合效应，人们开始探索着人为设计一些复合多铁材料，如多铁异质结。此外，器件小型化要求制备的材料尺寸保持在微纳范围内，但是在此尺寸下，材料的很多性质都会发生改变，如铁电材料，当厚度小于某一临界值（铁电临界厚度）时，其铁电性就会消失。然而由铁电和铁磁材料构成的多铁异质结，由于受界面屏蔽电荷的影响，其铁电临界厚度一般都小于相应铁电薄膜的临界厚度。多铁异质结由于其潜在的高磁电耦合效应以及小的铁电临界厚度，引起了人们极大的兴趣。　　在本文中，我们利用第一性原理主要研究了以下几个方面的内容：　　（1）研究了多铁异质结Co2FeAl/BaTiO3中的铁电临界厚度以及不同的界面体系下界面处的磁电耦合效应。研究表明，对Co2/TiO2和FeAl/TiO2这两种界面体系， BaTiO3薄膜的铁电临界厚度均为大约1.7nm。界面处的磁电耦合主要依赖于界面电子的轨道杂化。相比Co2/TiO2界面体系，FeAl/TiO2界面体系的磁电耦合更强。此外，我们还研究了盘面应力对界面的影响，结果显示，盘面压缩应力能够一定程度的增强铁电极化的稳定性和磁电耦合的强度，而拉伸应力则会起到相反的作用。相比FeAl/TiO2界面体系，Co2/TiO2界面体系的磁电耦合效应受盘面应力的影响更加显著。　　（2）针对Fe4N以及由磁性原子（Mn，Co，Ni）掺杂替代得到的MFe3N这一类铁磁材料，系统的研究并对比了它们与铁电材料 BaTiO3构成的多铁异质结MFe3N/BaTiO3的磁电耦合效应。结果暗示，MFe3N/BaTiO3异质结均可以设计成具有较大磁电耦合效应的多铁材料。其中对于重点研究的Fe4N/BaTiO3和MnFe3N/BaTiO3异质结，相对较稳定的Fe4N/BaTiO3中的Fe2/TiO2以及MnFe3N/BaTiO3中的MnFe/TiO2和Mn2/TiO2界面的磁电耦合比较强。从细节分析可知，块材Fe4N和MnFe3N面心位置的FeII或是MnII相比体心位置的FeⅠ或是MnⅠ原子，在此磁电耦合过程中发挥了更大的作用。　　（3）我们构建了一个铁磁/顺电异质结CoPt/SrTiO3，并研究了不同的应力对该异质结电学和磁学性质的影响。我们发现当外界施加的压缩应力增加到3.8％时，即使SrTiO3薄膜的厚度小至8小时，其铁电极化依然存在。通过对比发现，在相同的应力条件下，相比异质结CoPt/BaTiO3，CoPt/SrTiO3具有更小的铁电临界厚度和更强的磁电耦合效应。此外，随着压缩应力的增加，异质结的铁电极化和磁电耦合都得到了相应的增加。应力作用下顺电/铁磁异质结间的磁电耦合效应为我们设计纳米尺寸的自旋电子器件开辟了一个新的方向。