钙钛矿化合物是一种非常重要的功能材料,因结构性质丰富而被广泛研究,近年来凭借铁电光伏效应和多铁特性,在光伏发电和信息存储等领域表现出极高的应用价值。无铅钙钛矿材料由于环境友好的特点而成为目前研究的一个重点方向。Ba(Ti0.8Zr0.2)O3-(Ba0.7Ca0.3)TiO3（BCZT）是一种新型无铅钙钛矿材料,其压电性(d33～620pC/N)和铁电性优异,具有很大的应用潜力。但BCZT具有大于3eV的宽带隙,对太阳光谱吸收率低,且本身无磁性。为探索BCZT材料的铁电光伏和多铁性质,需要窄化BCZT的带隙,并激发其铁磁性。本文采用过渡金属离子掺杂改性的方式,制备了多组BCZT系陶瓷和薄膜材料,分析表征了BCZT的结构、形貌特征和光学、电学、磁学等性质,为实现高效窄带隙光伏材料和新型非易失性存储器件提供了新的思路。主要的研究内容和成果如下:1.采用固相反应法制备了Mn、Fe、Co、Ni四种过渡金属元素（TM）掺杂的Ba0.85Ca0.15(Ti0.9Zr0.1)0.95TM0.05O3（BCZT-0.05TM）陶瓷。根据X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、扫描电子显微镜（SEM）等测试结果发现,掺杂过渡金属离子后BCZT内四方相成分减少,晶格参数增大,同时表现出晶粒细化的现象。其中Fe、Co、Ni掺杂后BCZT由菱方相和四方相共存的混合相转变为单一菱方相。漫反射光谱分析表明过渡金属离子掺杂后BCZT带隙（Eg）有不同程度的窄化,Co掺杂后Eg从3.18eV降至最低1.68eV,原因在于过渡金属离子掺杂引入了新的杂质能级拉低了导带位置。磁滞回线分析表明BCZT可以通过掺杂不同过渡金属离子而激发出不同程度的磁性,其中Fe掺杂BCZT铁磁性最强,最高饱和磁化强度为97.42memu/g。由于掺杂引起的电荷失衡会在BCZT晶格中产生氧空位,其与两个相邻Fe3+离子会形成类似束缚磁极化子的F中心,对外表现出磁矩,从而提高磁化强度。电滞回线分析表明过渡金属离子掺杂后BCZT铁电性减弱,这归因于掺杂后BCZT发生相变离开准同型相界,同时氧空位对陶瓷铁电相有削弱作用。2.采用固相反应法制备了不同Fe掺杂组分的Ba0.85Ca0.15(Ti0.9Zr0.1)1-xFexO3（BCZT-xFe,x=0.00～0.08）陶瓷。微结构分析表明,随Fe掺杂浓度提高,BCZT-xFe逐渐由菱方相和四方相的混合相转变为单一菱方相,晶格参数和晶胞体积增大,同时结构致密度和晶粒均匀程度增加。BCZT-xFe陶瓷的带隙宽度随Fe掺杂浓度提高而逐渐减小,当掺杂浓度为0.08时,Eg最低降至1.73eV,Fe-3d轨道的能级劈裂及轨道内跃迁等机制促进了带隙窄化。随Fe掺杂浓度提高BCZT-xFe陶瓷的铁磁性逐渐增强,这源于掺杂后自旋能级劈裂产生的诱导极化。BCZT-xFe陶瓷的铁电性随Fe掺杂浓度提高先降低,但在浓度增加到0.06后剩余极化强度开始回升。从实验角度证实了Fe掺杂可有效窄化BCZT带隙同时激发其磁性,并且可以通过调节掺杂浓度在一定程度上控制BCZT的铁电性损失。3.采用脉冲激光沉积技术在（100）SrTiO3衬底上制备了BCZT-xFe薄膜。实验表明采用700℃退火温度和200mJ脉冲激光能量制备的BCZT薄膜具备较高的薄膜质量和结晶度。BCZT薄膜沿SrTiO3衬底晶向外延生长,Fe掺杂会使BCZT晶格参数增大,结晶度提高。SEM图像表明BCZT薄膜晶粒分布均匀,薄膜厚度约178nm。EDS能谱分析显示BCZT组分含量基本符合预期,同时证明了薄膜中氧空位的存在。光致发光光谱检测到Fe掺杂一定程度上提高了BCZT薄膜的结晶度,因而其发射峰强度提高。Fe掺杂可窄化BCZT薄膜带隙,Eg最低降至2.68eV,但窄化程度弱于陶瓷,仍需进一步优化BCZT薄膜的制备工艺。