铁磁材料具有自发磁矩并且自发磁矩可以随外加磁场的变化而反转，该类材料被广泛的使用于磁存储技术;铁电材料具有自发极化并且自发极化也可以随外加电场的变化而反转，由于其电极化的改变通常伴随着形状的变化，因此该类材料被广泛用于传感器或声波换能器方面。另外，基于铁电材料的铁电随机读取存储器也具有很大的应用前景。随着科技的进步，人们对器件集成化的要求越来越高，鉴于磁性材料和铁电材料在现代科技中的广泛应用，人们想到能否发展同时具有磁性和铁电性的材料以研制可以同时实现多种功能的新器件。因此衍生出了多铁材料。多铁材料是指同时具有两种或两种以上基本铁性（如铁磁性、铁电性和铁弹性）的材料。在众多的多铁材料中，BiFeO3是到目前为止发现的唯一在室温同时具有铁电性和磁性的单相多铁材料。BiFeO3具有菱方畸变的钙钛矿结构，铁电居里温度Tc约为1103K，反铁磁Néel温度TN约为643K。虽然很早就发现了BiFeO3的多铁性质，但是由于其不稳定性，样品中Bi挥发导致Fe变价，因此很难获得纯相的BiFeO3。另外，其螺旋磁结构使得BiFeO3室温表现出很弱的磁性，因此大大限制了BiFeO3的应用。　　针对BiFeO3的以上特点，本论文的研究重点主要集中在通过改进制备方法和掺杂改性来提高BiFeO3的磁性和铁电性能，主要研究内容有以下三个方面:　　1.高压合成BiFeO3系列陶瓷　　采用高压法合成了纯BiFeO3、(1-x)BiFeO3-xBiAlO3、Bi1-xTbxFeO3陶瓷，对各个体系的样品的结构、磁性和铁电性能进行了研究。实验结果发现，高压合成的BiFeO3为单相，而且其磁化曲线是非线性的，并且有磁滞回线存在。从晶体结构精修的结果我们认为其室温磁性的出现是由Fe-O-Fe键角改变引起的。虽然压电响应力显微镜测量结果显示BiFeO3具有铁电性，但是其铁电性能还不理想。因此我们又合成了(1-x)BiFeO3-xBiAlO3固溶体系。晶体结构精修的结果显示当0≤x≤0.2时，样品的结构属于R3c结构，当x=0.4时变为R3c和Pn21a两相共存结构。0.8BiFeO3-0.2BiAlO3的有效压电常数为最大，并且远大于BiFeO3的有效压电常数。磁性测量结果显示，随着BiAlO3的少量掺入，磁性先表现增强的趋势，但是进一步掺杂BiAlO3时，当x=0.4时磁性变弱。另外，我们在稀土掺杂的BiFeO3陶瓷中发现Tb的掺杂对其性质的提高很大，并且我们在Bi0.95Tb0.05FeO3陶瓷中实现了铁电写入与读取。　　2.La、Nb共掺杂BiFeO3的结构与性能研究　　我们采用快淬法制备了La、Nb共掺杂的BiFeO3陶瓷，实验结果发现，相对于未掺Nb的样品，Bi0.8La0.2Fe0.98Nb0.02O3样品室温磁性得到了显著提高，并且具有2.0 T的大矫顽场。另外，我们还采用溶胶-凝胶法制备了Bi0.8La0.2Fe0.98Nb0.02O3纳米颗粒，磁性测量结果显示，随着颗粒尺寸的降低，样品的磁性明显增强，这种磁性的增强完全由颗粒的尺寸效应引起的。　　3.熔盐法制备Bi0.8La0.2FeO3和Bi0.8Ba0.2FeO3单晶颗粒　　采用熔盐法制备了Bi0.8La0.2FeO3和Bi0.8Ba0.2FeO3单晶颗粒，并对其结构、磁性和铁电性进行了研究。研究结果显示采用熔盐法制备的Bi0.8La0.2FeO3和Bi0.8Ba0.2FeO3单晶颗粒单相性很好，并且都属于R3c空间群。SEM照片显示Bi0.8La0.2FeO3单晶颗粒的颗粒大小在1～2μm，而Bi0.8Ba0.2FeO3单晶颗粒的颗粒大小在100 nm～200 nm。磁性和铁电性测量结果表明Bi0.8La0.2FeO3和Bi0.8Ba0.2FeO3单晶颗粒室温具有磁性和铁电性，并且Bi0.8Ba0.2FeO3单晶颗粒的压电响应特别大，达到了100 mV。