多铁材料由于同时具有铁电性、铁磁性甚至铁弹性,具有这些铁序态之间的耦合作用所产生的新的特性,在新型传感器、自旋电子器件和高密度存储器等方面具有广泛的应用前景,引起了研究人员的极大关注。其中,BiFeO3材料具有高的居里温度(Tc=1103 K)和奈尔温度(TN=643 K),是目前已知的唯一在室温下同时具有铁电性与铁磁性的单相多铁材料。目前,对多铁BiFeO3材料的研究主要集中在BiFeO3系陶瓷和薄膜的制备与掺杂改性方面,并已取得了一定的进展。一维纳米材料例如纳米线、纳米管,由于其表面效应、小尺寸效应、量子效应等,表现出与传统材料不同的特性,成为当今材料研究领域的另一个热点。因此,将一维纳米材料与多铁材料BiFeO3相结合,制备BiFeO3系纳米管线,研究其多铁性能与传统陶瓷与薄膜材料的区别,将会具有重要的意义。同时更有意义的是将BiFeO3系纳米管线阵列应用于半导体集成工艺。此外,将铁电材料与铁磁材料相结合形成两相同轴复合纳米线结构,探究这种同轴复合结构中磁电耦合效应,也是一项非常有意义的工作。因此,本论文主要从以下几个方面开展对多铁纳米管线的制备及其性能的研究工作并取得了一些创新性成果：1.采用两步氧化法在草酸溶液中成功制备出多孔阳极氧化铝模板,研究了不同实验条件,包括电压、氧化时间、电解液浓度下阳极氧化铝模板形态的不同。研究表明,在草酸溶液中,电压40V下的可以生成相对排列整齐,孔径笔直,孔洞大小为100nm的氧化铝模板。同时氧化时间越长,溶液浓度越高,生成的氧化铝模板越厚。2.采用溶胶-凝胶结合AAO模板的方法成功制备出BiFeO3纳米管。纳米管直径约为200nm,长度约为60μm,与AAO模板孔径大小相匹配。TEM结果表明,获得的BiFeO3纳米管具有钙钛矿结构。在室温下,BiFeO3纳米管同时具有铁电性和弱的铁磁性。漏电流导电机制为欧姆导电。3.采用溶胶-凝胶结合AAO模板的方法制备了Nd掺杂的Bi0.94Nd0.06FeO3纳米管。扫描电子显微镜与透射电子显微镜结果表明,纳米管光滑笔直,纳米管直径约为200nm,与AAO模板孔径大小相匹配,管壁厚为20nm。选区电子衍射与高倍透射电子显微镜结果表明,Bi0.94Nd0.06FeO3纳米管具有钙钛矿结构。各种测试显示,Bi0.94Nd0.06FeO3纳米管具有低的漏电流密度,较大的剩余极化值,良好的介电性能。表明Nd的掺杂的确改善了BFO纳米管的铁电性能。4.采用溶胶-凝胶结合AAO模板的方法制备了Co2+掺杂的BiFeo.95Co0.05O3纳米管阵列。获得的纳米管外表光滑笔直,直径约为200nm,管壁厚为20nm。通过高倍电子显微镜观察显示纳米管具有BiFeO3钙钛矿结构。磁性的测量表明Co2+的掺杂增强了纳米管的磁性能。增强的原因可能是的Co2+掺杂引起的净余磁矩改变以及晶格畸变。采用管状复合结构模型测量并计算了纳米管的介电性能,结果表明BiFeo.95Co0.05O3纳米管具有较高的介电常数和介电损耗。5.通过电子束蒸发的方法制备出Al/Ti/Si基板,然后用二次阳极氧化的方法成功制备出AAO/Ti/Si模板。SEM结果表明Al完全氧化成AAO并与Ti接触良好,孔洞垂直于Si衬底生长。接着采用溶胶-凝胶法制备出Si基BiFeo.95Co0.05O3纳米管。SEM结果显示纳米管垂直于Si基生长,填充率高,直径约为50nm,管壁厚度约为10nm. PPMS测试表明Si基BiFeo.95Co0.05O3纳米管表现为铁磁性,铁电测试表明Si基BiFeo.95Co0.05O3纳米管具有一定的铁电性。6.先采用先溶胶-凝胶结合AAO模板的方法制备外层BiFeO3纳米管,再在BiFeO3/AAO样品一面用磁控镀上Pt电极后通过直流电沉积的方法制备里层为Ni纳米线的BiFeO3/Ni同轴纳米线。SEM和TEM结果均清晰表明同轴纳米线结构。PPMS测试表明BiFeO3/Ni同轴纳米线的磁性能几乎全由Ni提供。BiFeO3/Ni同轴纳米线表现出较大的漏电流密度和弱的铁电性,可能是电沉积过程中部分Ni附着在BiFeO3纳米管壁所导致。