多铁性材料(multiferroic)是一种新型磁电功能材料，它在一定温度范围内同时具有铁电性、铁磁性和铁弹性中两种或两种以上的铁性体特征，并且不同性能之间存在耦合效应，因而在信息储存、自旋电子器件、磁传感器、电容-电感一体化器件以及微波等领域有着广泛的应用前景。　　BiFeO3是为数不多的室温单相多铁材料，其铁电相变居里温度高达1103K，反铁磁相变的奈尔温度为643K。BiFeO3的铁电性来自于Bi3+的6s2孤对电子与Bi3+离子6p空轨道或O2-离子2p轨道的杂化，而其反铁磁性则主要来自于和Fe3+-O2--Fe3+之间的超交换作用。然而BiFeO3呈周期性空间调制的螺旋自旋结构，宏观上显示弱铁磁性。其次，BiFeO3中铁离子价态波动，Fe2+与Fe3+产生双交换作用，导致漏电流大、剩余极化小、铁电可靠性差等。同时，BiFeO3烧结工艺窗口狭窄，获得纯相BiFeO3非常困难，这些缺点大大限制了它的实际应用。为了抑制BiFeO3杂相的形成、降低漏电流、稳定钙钛矿结构，通常选择ABO3型钙钛矿化合物与BiFeO3形成固溶体来改善材料的性能。居里温度较低(120℃)，但介电常数高、介电损耗低、铁电压电等性能良好的BaTiO3与BiFeO3都具有钙钛矿晶体结构和互补的材料性能。少量Ga3+离子和Mn4+离子掺杂的BiFeO3-BaTiO3体系可增大晶粒尺寸和陶瓷密度，有效提高体系的剩余极化强度，降低矫顽场。Zr4+掺杂BaTiO3体系能有效增强其结构的化学稳定性，降低介电损耗。　　鉴于此，本论文采用快速烧结法设计并制备了BaTiO3掺杂的(1-x)BiFe0.95Ga0.03Mn0.02O3-xBaTiO3(简称(1-x)BFMG-xBTO）陶瓷及Zr4+离子掺杂的0.67BiFe0.97Ga0.03O3-0.33 BaZrxTi1-xO3(简称BFG-BZT)陶瓷，研究了化合物固溶和B位离子掺杂对BiFeO3陶瓷结构、铁电、介电、压电性能的影响，并探讨了掺杂改性的机理，获得的研究结果如下:　　一、对于(1-x)BiFe0.95Ga0.03Mn0.02O3-xBaTiO3系列陶瓷样品，BaTiO3掺杂调控(1-x)BFMG-xBTO陶瓷发生由菱方相（0≤x≤0.25）到菱方四方混合相(0.25≤x≤0.035)再到四方相（0.35≤x≤0.65）的结构相变。并且，BaTiO3掺杂可以改善(1-x)BFMG-xBTO陶瓷的致密度，但对陶瓷样品的表面形貌不产生太大的影响。最后，掺杂量为0.33的陶瓷具有最优的综合性能，剩余极化值2Pr在55 kV/cm下达到36.52μC/cm2，在85 kV/cm下达到45.84μC/cm2，剩余磁化值为0.17 emu/g，其磁性表现仅次于掺杂量为0.45的陶瓷样品。分析认为陶瓷铁电性能的提高与固溶引起菱方相和四方相共存、漏电流降低以及Fe-O八面体更大的晶格畸变有关。此外，Fe位掺杂Ti4+离子，打破了BiFeO3中稳定的螺旋反铁磁结构，使得材料表现出较强的铁磁性。　　二、对于0.67BiFe0.97Ga0.03O3-0.33BaTi1-xZrxO3系列陶瓷样品，Zr4+离子的掺入对陶瓷晶体结构和表面形貌不产生太大的影响，但由于离子半径差异会导致晶格发生膨胀;其次，Zr4+离子掺杂引发BiFeO3陶瓷的居里温度、介电性能和压电性能有所下降，并会由于微成分浮动造成的极性微区合并为大的极性区域产生介电弛豫现象;最后，微量Zr4+掺杂会由于晶格畸变和轨道杂化机制而使得铁电性能上升，掺杂量继续增加铁电性能则会下降，但铁磁性能却会由于晶体产生的结构缺陷和晶格畸变增加，掺杂量为0.025的陶瓷剩余极化强度2Pr最大，在80 kV/cm的外电场下达到了51.7μC/cm2，掺杂量为0.15的陶瓷剩余磁化强度最大，2Mr为0.34 emu/g。　　以上研究结果表明，BiFeO3陶瓷材料可以通过BaTiO3和Zr4+离子共掺杂而具有较妤的铁电性和铁磁性能，在多铁性器件领域中拥有潜在的应用前景。