磁电多铁性材料可利用电场来控制磁性状态,反之亦然,这类材料在未来的信息技术、自旋电子器件中具有重要的应用前景,因此成为近十几年来材料学领域的研究热点之一。其中,具有通式（Bi2O2）2+(Am-1BmO3m+1)2-（m:赝钙钛矿层数）的Aurivillius相层状结构材料引起了人们的注意。这类化合物在室温具有铁电性,其铁电转变温度为1021K。重要的是,这些Aurivillius相化合物的B位可以容纳具有不同价态的元素,包括各种磁性元素,例如Fe、Mn、Ni等,而这将为磁性有序的产生提供了可能性,并使材料具有多铁性。然而对于这类材料的研究大都集中于薄膜材料,由于薄膜的表面或应变效应,其性质可能会不同于块体,薄膜材料因为衬底的影响,对材料本征性质的研究受到一定的影响,高质量的晶体材料更容易获得材料的本征性质。因此,本文分别制备了Bi5Ti3XO15（X=Cu,Mn,Ni,V）的陶瓷和晶体材料,并通过X射线衍射、铁电测试系统、磁性测量系统等表征方法系统地研究了其晶体结构、铁电性能和磁性性能。（1）本课题提出采用两步烧结法制备一系列Aurivillius相铋层状结构的Bi5Ti3XO15（X=Cu,Mn,Ni,V）陶瓷。两步烧结法具有烧结温度低、所制陶瓷均匀致密、有利于提高电学性能等优点。Bi5Ti3XO15（X=Cu,V,Ni）陶瓷在不同外加电场下（2-7k V）都具有稳定的铁电性,在7k V时,三者的剩余极化强度（2Pr）分别为5.68μC/cm2、4.66μC/cm2、1.54μC/cm2。而Bi5Ti3XO15（X=Mn）没有铁电回路,在外加电场10k V时发生介电断裂。磁性研究发现,Bi5Ti3XO15（X=Cu,Ni）在室温下矫顽场为0,具有顺磁性,而在低温（5K）下则表现出铁磁性;而Bi5Ti3XO15（X=Mn）室温显示弱的反铁磁性,而在低温（5K）下具有铁磁/亚铁磁有序;Bi5Ti3XO15（X=V）陶瓷的磁性与外加磁场存在负相关的关系,表现出抗磁特性。（2）本课题提出采用改进的微浮区法制备一系列Aurivillius相铋层状结构的Bi5Ti3XO15（X=Cu,Mn,Ni,V）晶体。微浮区法是一种有效的探索新晶体的方法,它具有可调控参数多,生长周期短,方便实时观测等优势,对于得到成分均匀的高质量含铋氧化物是一种很好的方法。Bi5Ti3XO15（X=Cu,V,Ni）晶体在室温下为铁电体,在7k V的外加电场下,其2Pr分别为16.26μC/cm2、13.64μC/cm2、4.74μC/cm2。Bi5Ti3XO15（X=Mn）晶体极化后的矫顽力为零,电滞回线与外加电场呈线性正相关表明测得的为介电电滞回线。Bi5Ti3XO15（X=Cu）磁化率倒数与温度拟合曲线的在横轴截距为0,且磁滞回线中存在滞后现象,分析可能存在短程磁序。Bi5Ti3XO15（X=Ni）的磁滞回线在5K及300K下均呈线性,且其居里-外斯拟合曲线经过原点,在室温下具有顺磁性,而在低温时则呈现铁磁性。基于居里-外斯定律,Bi5Ti3XO15（X=Mn）中发现可以很好地拟合高于45 K转变温度的场冷（FC）曲线,其中45.6 K的外斯温度为正值,表明低温铁磁有序。Bi5Ti3XO15（X=V）的反向磁滞回线则表明其抗磁性。此研究表明,由于来自（Bi2O2）2+层和赝钙钛矿层的势垒,在这样的Aurivillius相中很难形成长程磁性有序。