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对磁性的非易失性调控因其丰富的物理内涵与巨大的应用前景在过去的十年里一直是物理学及材料学领域的一大研究热点。多铁材料中的逆磁电耦合效应使电场代替电流和磁场来调控磁性成为可能,这不仅降低了能耗而且具有更快的响应速度。由于单相多铁材料较弱的磁电耦合及较低的操作温度,目前通过电场控制磁性的研究主要集中在复合多铁材料,并且已经取得了不俗的进展。基于应力作用、交换偏置效应和电荷调控的逆磁电耦合效应是目前电场调控磁性研究中最常见的几种机制。然而,基于应力作用的逆磁电耦合效应通常只能改变外在的磁性质,如磁各向异性。铁电层的应力被传递至铁磁层,铁磁层的晶格应力被改变,进而改变铁磁层的矫顽场、饱和磁矩及磁电阻。但撤去电场后,如何保持应力仍是一大技术难题。在本文中,我们采用溶胶-凝胶及快速退火工艺在Pt/Ti/Si02/Si衬底上分别制备了 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3/CoFe2O4/NiO、Co:TiO2(掺杂 10%的 Co)/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3及Mn:ZnO(掺杂5%的Mn)/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3三种异质结薄膜;并对其微观结构进行了表征,测量了这三种异质结薄膜的电学性质及磁学性质,且较为系统的研究了这三种异质结薄膜中的逆磁电耦合特性及电场对磁性的调控。全文的主要研究内容如下:(1)电场对Pb(Zr0.52Ti0.48)O3/CoFe2O4/NiO多铁异质结交换偏置效应的调控。采用溶胶-凝胶及快速退火工艺在Pt/Ti/Si02/Si衬底上制备出Pb(Zr0.52Ti0.48)O3/CoFe2O4/NiO多铁异质结;经过场冷处理后,测量了薄膜在不同极化状态下的M-H曲线,Ms和Heb随循环次数及时间的变化。室温下的M-H测量结果表明该异质结具有明显的交换偏置现象(初始态时,Heb=-75 Oe),且电场可对该异质结交换偏置场(Heb)的大小及饱和磁矩(Ms)的大小进行调制;+5.0 V后(外加电场方向由Pt指向PZT层,持续时间为1Oms),Ms由初始态的175emu/cm3增加到217emu/cm3,而Heb由初始态的-75 Oe减小到-12.5 Oe;-5.0V后(外加电场方向由PZT层指向Pt,持续时间为10ms),Ms减小到137 emu/cm3,而Heb增加到-287.5 Oe。交换偏置场及饱和磁矩随循环次数及时间的变化规律表明该调制具有极佳的稳定性和非易失性。通过对电容测量结果及异质结能带结构的分析,我们讨论了当前体系电控交换偏置效应的机制。该调制源于电场作用下电子的注入(或释放),及CoFe2O4层电子结构在PZT铁电极化作用下的重新分布;这两个因素共同作用,改变了 CoFe2O4层交换作用的强弱,进而改变了饱和磁矩和交换偏置场的大小。(2)铁电极化对Co:Ti02薄膜磁性的调制采用溶胶-凝胶及快速退火工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出了Co:TiO2/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3复合薄膜,该复合薄膜具有室温铁磁性,并利用电场调节PZT层铁电极化的方式,实现了铁电极化对Co:TiO2薄膜磁性的调控,室温下对饱和磁矩的调节幅度可达8%。通过分析实验结果,我们认为载流子浓度的变化导致了 Co:Ti02薄膜磁性的变化。Co:TiO2薄膜的磁性源于束缚磁极子。PZT层中铁电极化方向的改变调节了 Co:TiO2中载流子的浓度,进而导致了 Co:TiO2磁性的变化(载流子的浓度大时,饱和磁矩小;反之亦然)。从而实现了铁电极化对Co:TiO2薄膜磁性的调控。(3)界面极化耦合对Mn:ZnO/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3异质结电阻及磁性的调控采用溶胶-凝胶及快速退火工艺在Pt/Ti/SiO2/Si衬底上制备出了Mn:ZnO/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3复合薄膜,并利用界面极化耦合实现了电场对Mn:ZnO/Pb(Zr0.52Ti0.48)O3复合薄膜电阻及磁性的可控调节。当PZT层中的铁电极化由PZT层指向Mn:ZnO层时,复合薄膜的电阻较小,且其饱和磁矩也较小。而当PZT层中的铁电极化翻转,铁电极化方向由Mn:ZnO层指向PZT层时,复合薄膜的电阻变大,且其饱和磁矩也随之变大。而且电场对电阻的调控具有很好的可重复性,电场对磁性的调制在10～300 K的温度范围内均有效,且300 K时电场对饱和磁矩的调节幅度可达270%。通过对电学及磁学测量结果的分析,我们认为这种调制主要源于如下的物理机制。电阻开关效应源于Mn:ZnO/PZT界面势垒的变化及Mn:ZnO/PZT界面处电子聚集层(或耗散层)的产生。当PZT层的铁电极化由PZT层指向Mn:ZnO层时,由于铁电场效应,Mn:ZnO层的载流子浓度增加且在界面处形成电荷集聚层,并且界面势垒降低,整个薄膜的电阻主要由PZT层贡献,此时薄膜处于低阻态。而当PZT层的铁电极化完全翻转后,情况发生变化。此时铁电极化由Mn:ZnO层指向PZT层,电荷耗尽层在界面处形成,且界面势垒增加;并且由于铁电场效应,Mn:ZnO层的载流子浓度降低,此时薄膜处于高阻态。所以,电场可以调节Mn:ZnO/PZT复合薄膜的电阻。Mn:ZnO的磁性源于束缚磁极子,PZT层中铁电极化方向的改变调节了 Mn:ZnO中载流子的浓度,进而导致了 Mn:ZnO磁性的变化。