多铁材料是近年来凝聚态物理和材料科学领域研究的一大热点。在多铁材料中,铁电序与铁磁序等多种序参量同时共存,它们相互耦合而使多铁材料呈现出独特的磁电效应,在未来的功能器件中具有广阔的应用前景。迄今为止,人们已经发现了上百种具有磁电效应的单相化合物,但是,由于这些单相化合物的磁电效应普遍较弱且大部分只有在低温下才具有磁电效应,因此很难获得实际应用。相对而言,由两相复合而形成的多铁复合材料的磁电耦合效应远远高于单相化合物,有望获得实际应用,因此近年来正在成为国际上多铁材料领域研究的重点之一。本论文利用多种方法制备出了具有不同体系的两相复合多铁材料,在表征其微结构和铁电性、铁磁性等物理性质的基础上,深入研究了它们的磁电耦合特性及其调控方法。所取得的主要研究结果如下:　　 首次利用电泳沉积,并结合溶胶凝胶旋涂法,以～50nm的BFO纳米粒子悬浮液和PZT溶胶为前驱物,制备出具有独特复合微结构的BiFeO3(BFO)-Pb(Zr0.52Ti0.48)O3(PZT)磁电复合薄膜。复合薄膜同时具有2-2型和0-3型的混合连通方式,即复合薄膜的上层为薄PZT层,下层为由BFO纳米粒子均匀镶嵌在PZIT基体中的0-3型复合薄膜层。由于BFO纳米粒子被PZT紧密包裹,而且BFO与PZT之间存在较大的晶格失配,因此BFO的相结构发生了由六角相向四方相的转变,从而造成BFO中存在很大的内应力。相比于纯的BFO薄膜,复合薄膜的铁电性和铁磁性均得到了较大程度的增强。其铁磁性增强的主要原因是由于BFO纳米粒子中存在内应力,而其铁电性增强则是BFO纳米粒子的相结构转变和具有优良铁电性的PZT相引入而共同作用的结果。磁电耦合表征结果表明,复合薄膜的磁电效应相比于纯的BFO薄膜有明显增强。复合薄膜中同时存在两种磁电耦合机制是导致其磁电效应增强的主要原因,即:一方面,由于BFO纳米粒子自身同时存在的铁电序和铁磁序,它们在外磁场作用下相互耦合可导致磁电耦合的输出,而且,由于与PZT复合后,BFO纳米粒子内部存在的内应力和相结构转变将增强BFO的磁电耦合输出;另外一方面,BFO作为铁磁相与PZT铁电相通过界面的应力传递作用而发生的基于乘积效应的磁电耦合输出,进一步导致了复合体系的磁电效应的增强。上述两种磁电耦合机制的协同作用最终导致了复合薄膜磁电耦合效应的增强。　　 首次通过循环电极化作用实现了对CoFe2Oa(CFO)-PZT复合薄膜磁电耦合效应的调控。研究发现,对复合薄膜循环施加超过矫顽力的脉冲电场后,复合薄膜的磁电耦合输出增强。当循环电极化的次数达到一定数值后,如2.2×108次,复合薄膜的磁电输出电压的增幅相比初始值高出近一个数量级!我们对这种巨大磁电耦合增强的物理机制进行了探讨,发现其主导因素是CFO层中由于氧空位而导致的诱导极化电荷。具体来说,在循环电极化过程中,PZT层的部分氧空位向CFO层迁徙,并与其中的CO2+/Fe3+离子结合形成络合复合体,它们相互作用而引起额外的铁磁序。在外磁场的作用下,这些络合复合体对外磁场的响应必然导致其中的电荷偏离其对称中心,从而在CFO层中引起极化电荷的产生。此外,我们发现,经历循环电极化处理后复合薄膜的电容变小,最大幅度可达17％,这也是引起复合薄膜磁电耦合输出增强的原因之一。研究中还发现,CFO-PZT复合薄膜的抗铁电疲劳性能明显优于纯PZT铁电薄膜,其主要原因在于:由于CFO氧化物层的引入,CFO吸收PZT层中迁徙的氧空位,有效阻止了界面死层的形成,从而提高了抗铁电疲劳性能。　　 利用固相反应法和脉冲激光沉积法,分别制备出HoMnO3-BaTiO3磁电复合陶瓷和薄膜。对于HoMnO3含量为0.30的复合陶瓷,发现在～71K时出现介电异常峰,这是由于BaTiO3铁电相与HoMnO3中的铁磁性相互耦合作用产生的,表明复合体系中磁电耦合效应的存在;此外,我们还发现复合陶瓷具有一定的介电驰豫现象。复合薄膜呈现出与块体复合陶瓷相似的介电特征,随着BaTiO3含量的增加,复合薄膜的生长质量获得提高,铁电性明显增强而漏电流减小。