多铁材料是指同时具有极化有序和磁化有序的一类材料。由于在绝大部分材料中,铁电性和铁磁性对d电子的要求是相互排斥的,所以很长一段时间以来,室温以上多铁材料,只有“明星”材料铁酸铋(BiFeO3, BFO)为大家所公认。但BFO是反铁磁的,磁性比较弱,而且一般漏电也比较大,因此并不适合作为器件应用。2009年,Lu等首次报道Aurivillius层状钙钛矿结构氧化物Bi5Fe0.5CoO.5To3O15材料同时具有室温以上的铁电性和铁磁性。这类新材料的设计和制备为人们研究和探索高温多铁材料打开了一个大门,并有望被应用到信息存储、传感器和其他自旋电子器件中。本论文以进一步提高Aurivillius层状结构氧化物的铁电性和铁磁性为目标,主要进行以下研究,包括：1)Sr掺杂对Bi7Fe1.5Co1.5Ti3O21材料结构和性能的影响关系研究；2)新材料的设计和制备,即SrBi4Ti4O15基多铁氧化物的插层法制备研究,及其室温和高温(100℃)下的磁介电和磁电耦合等性能研究；3)Sr、Co共掺杂的Aurivillius氧化物的多晶薄膜制备研究及性能影响关系研究等。论文主要结果如下：第一章：主要介绍了1)多铁材料的相关概念、材料种类和形式等背景知识；2) Aurivillius层状钙钛矿氧化物材料的结构和研究发展历史,着重介绍了Aurivillius结构材料从作为磁电材料,到后来成为高温(室温以上)多铁材料的“新宠”的发展过程；3)分析目前Aurivillius结构氧化物在多铁性的提高及应用等方面所面临的主要问题及可能影响的因素；4)确立了本论文的研究方向,即：Aurivillius吉构材料的A、B位掺杂对铁电和铁磁等多铁行为的改性研究,室温以上多铁材料的磁电耦合效应研究,尝试Aurivillius结构材料的器件化应用研究等。第二章：介绍了多铁材料的常规制备方法,主要是针对制备多铁陶瓷而言,包括粉体的制备和陶瓷的烧结。另外,还介绍了以传统弛豫铁电材料[(1-x)Pb(Nii/3Nb2/3)03-xPbTi03, PNN-PT]为载体的制备方法的研究和讨论。最后,介绍了多铁材料测试的常用表征技术、方法和设备,并着重介绍了表征多铁材料磁电耦合特性的一些手段和方法,如磁介电、磁电耦合系数测量装置等。第三章：为进一步提高Bi7Fe1.5Co1.5Ti3O21的多铁性能,在A位用Sr离子掺杂,并探讨Sr2+离子掺杂对材料的结构和铁电、铁磁性能的影响关系。研究发现当Sr掺杂浓度较小时,Sr2+离子取代可有效提高材料的铁电和铁磁性能。室温下,当Sr浓度为0.25时的陶瓷样品性能最好,在施加100kV/cm电场时的剩余极化2Pr为～2.89μC/cm2,剩余磁化强度2Mr为～2.27emu/g;但是,当Sr掺杂浓度大于0.25时,Aurivillius主相的结构发生坍塌,并形成具有钙钛矿结构的第二相Sr1-mBimFe1-iCoiO3-γ严重恶化样品性能。因此在Sr掺杂Aurivillius多铁化合物中,如何有效地抑制Sr2+离子掺杂引起的结构坍塌是一项极其有意义的工作。第四章：采用磁性材料插层方法设计并制备了SrBi5Fe0.5Co0.5Ti4O18新材料。室温下,该新材料的剩余极化2Pr为52.4μC/cm2,剩余磁化强度Mr为1.12emu/g。研究发现这种新材料具有优异的“高温”磁电耦合效应,其有效耦合温度可以达到100℃,磁电耦合系数高达-350μV·cm-1·Oe-1.相比目前的文献报导,超过了当今在研究的所有单相多铁材料。这样,基于这种新材料的磁传感器在室温下、较低磁场时就能有可观的电压信号输出,使得具有本征磁电耦合效应的单相多铁材料的应用成为现实,这对于基础物理研究和器件应用(如传感、存储和量子控制等)有着极其重要的意义。第五章：研究了金属铂电极对SrBisFe1-xCoxTi4O18(SBFCT-x)多晶薄膜的层状结构演变和多铁性能的影响。重点探讨了铂金属底电极对含Co元素的Aurivillius相薄膜结构和性能的影响。研究结果表明,随着Co含量的提高,在样品和衬底界面处易形成具有极高导电性和弱反铁磁性的PtCoO2杂相,导致组分中Co元素缺少并引起结构坍塌(从5层钙钛矿层坍塌到4层)。值得注意的是,杂质相的反铁磁性,同时也证明了室温下层状钙钛矿结构主体材料具有本征的铁磁性。最后第六章：对全文内容的总结以及对未来相关工作的展望。