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随着微纳机电系统中的器件集成度日益增高,器件表面力所带来的能量损耗也逐渐增高,比如机械硬盘中的磁头由于移动过程中和磁盘之间的摩擦而导致误码率的增高和使用寿命的降低,精密机床中的导轨由于摩擦的影响产生定位误差等,因此,解决微纳机电系统中的摩擦损耗问题对于先进制造有着重要意义。铁电材料具有自发极化的特性,其极化状态可在外场作用下很方便地调控,本论文中发现铁电材料的表面摩擦特性与其极化状态有关,因而选择了两种铁电材料,对其在外场作用下的表面摩擦调控情况展开研究。一种是BiFeO3外延薄膜,BiFeO3外延薄膜拥有优异的铁电性能,不仅在磁电调控领域被广泛研究,其在外电场或外力作用下表现出的摩擦学性质也很特别。另一种材料是PMNPT弛豫铁电单晶,本论文中所用的PMNPT弛豫铁电单晶中存在准同型相界,其压电性能和在外应力作用下表现出的摩擦学特性尤为显著。在本论文工作中,我们通过AFM探针对上述两种材料施加外电场和外应力,调控其表面的摩擦特性。然后分别在FFM下观察探针和样品表面摩擦力的变化情况。主要成果如下:1.通过外电场或压应力提升BiFeO3外延薄膜表面的润滑度。我们通过AFM探针对BiFeO3外延薄膜施加直流偏压和压应力,外电场和压应力分别使得探针和样品间的的摩擦力最高降低了～35%和～40%。BiFeO3外延薄膜是一种铁电材料,在施加电压过程中,经由AFM探针注入样品的电荷会积聚在样品表面,削弱样品表面的退极化场。结合Prandtl-Tomlinson模型分析可知,探针和样品表面之间的摩擦力和两者之间的范德华力呈正相关关系,而范德华力则与退极化场的强度有关。因此,积聚电荷对退极化场的削弱会导致探针和BiFeO3外延薄膜表面间的摩擦力降低。BiFeO3外延薄膜同时也是一种压电材料,压应力会使得BiFeO3薄膜中的晶格发生畸变,电极化矢量降低,从而引起退极化场削弱,样品表面和探针之间的摩擦力降低。2.通过外电场或压应力提升PMNPT弛豫铁电单晶表面的润滑度。我们选用存在准同型相界的PMNPT弛豫铁电单晶,外电场和压应力通过AFM探针施加到PMNP单晶表面后,样品表面的摩擦力分别降低了～62%和75%。由于准同型相界中存在菱方相和四方相以及两相之间的过渡相——单斜相,PMNPT中处于准同型相界区域的四方相内能处于亚稳态,在受到外应力扰动后很容易发生相变,经由单斜相转变到菱方相,面外的极化矢量强度也随之降低,表面退极化场削弱。依据Prandtl-Tomlinsom模型,探针和样品表面间的摩擦力也随之减弱。PMNPT单晶在准同型相界附近的压电性能极高,外部直流偏压会诱导PMNPT单晶中产生较大的晶格畸变,因而起到和压应力相近的润滑效果。由于PMNPT单晶中没有衬底的钳制作用,在外场作用下的相变相比BiFeO3外延薄膜更容易发生,因而PMNPT单晶表面的最高润滑度约为BiFeO3外延薄膜的两倍。BiFeO3外延薄膜和PMNPT弛豫铁电单晶这种在外场作用下的表面润滑现象,或许对提升微纳机电系统性能和使用寿命有所帮助。