磁性材料在社会生活与国民经济中具有广泛而重要的作用,随着科学技术的日益发展,越来越多的新型磁性材料被应用于各个领域中。纳米材料具有优异的光学、力学、电学、磁学、催化以及光活性,在新材料的研发方面开辟了一个崭新的研究和应用领域。当磁性物质的粒度进入纳米范围时,纳米微粒的小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应等使得它具备了常规多晶或微晶材料所不具备的磁学特性。伴随着对磁性纳米材料高涨的研究热情以及纳米材料独有的优良特性,磁性纳米材料广泛的用途逐渐被人们所发掘出来。磁性纳米材料被广泛的应用于数据储存,磁共振成像,磁流体以及生物医学等众多方面,并取得了显著的成效。随着现代信息技术的迅猛发展,人们对电子元器件的小型化以及多功能化的需求愈加迫切,这使得人们对多种物理效应集于一体的材料的研究表现出更多的关注和兴趣。电极化和磁极化在材料中相互耦合在一起,可以成为设计下一代多功能电子信息记录器件时的一个额外自由度,已成为当前国际上一个新的研究热点。目前已经在单相多铁性材料以及铁磁与铁电新型复合材料中实现了铁磁性和铁电性相互之间的调控,也就是说能够在外加电场下使材料电极化同时诱导磁极化,或者在外磁场下使材料磁极化的同时诱导电极化,这种性质可实现多态存储并大幅提高存储密度。磁电耦合效应,包含着丰富的物理内容,它们涉及到自旋与晶格或声子之间的耦合、强关联电子体系、多重元激发、电子与电子以及电子与声子间的关联等。磁电耦合效应具有广泛的研究与应用价值。科研工作者对磁电效应进行了大量的理论分析和实验探索,并且在磁电效应的应用方面取得了许多成绩。把磁电效应运用到设计存储器件方面,有望实现理想中的"磁读电写"存取方式。传统的信息器件通过独立运用电子的电荷或者自旋属性制得了性能优良的信息器件。为了制备获得功能更强大的非易失性、高密度、低功耗、数据传送比率可靠、快速的存储器件,人们希望将电荷与自旋同时运用于一个器件上,实现电性能和磁性能的相互调控。通过电场来调控磁性是半导体自旋电子学的热点问题,并已被在多种材料中广范研究。具有电场控制的磁性特性的材料将为实现器件的微型化、多功能化以及超低能耗提供广阔的机遇。如何实现电性质与磁性质之间的耦合协同,以及如何制备得到具有较强磁电耦合作用的材料,并深入理解磁电耦合背后的物理机制是研究磁电耦合材料的重点与关键。本论文的主要研究内容及结论如下:(一):我们用固相烧结法合成了 GdFeO3多晶样品,并研究了外加电场对其剩余磁极化强度的调制作用。我们发现GdFeO3的磁性在室温附近具有补偿温度的特性,其剩磁强烈依赖于磁化历史。当外电场施加到GdFeO3样品上时,不同的剩磁状态将会表现出不同的调制作用。我们认为,外电场不仅通过焦耳热效应影响了样品的磁性质,同时还调制了 Fe3+离子的单离子各向异性以及Fe3+离子之间的DM交换作用从而使GdFe03样品的弱铁磁性发生了改变。(二):我们制备了 Ag/TiO2/Nb:SrTiO3/Ag器件并研究了电场作用下器件中电致电阻与磁性的共调控现象。在Ag/TiO2/Nb:SrTiO3/Ag器件中,我们不仅观察到了 set与reset过程所发生的偶极电致电阻现象,同时还获得了较为显著的电场调控的磁性质。Ag/TiO2/Nb:SrTiO3/Ag器件的偶极阻变过程可能来源于在TiO2/Nb:SrTi03界面附近注入电子的束缚/解束缚过程所产生的对于肖特基势垒的调制作用。我们认为电场控制的磁性调制主要来源于伴随阻变过程而产生的Ti02薄膜中空位的生成与湮灭过程。这种电阻与磁性可以同时调制的器件可以被运用在信息逻辑存储器件中。(三):我们制备了 Ag/HfO2/Nb:SrTiO3/Ag阻变存储器件并在其中发现电场可以同时引导器件的阻变以及铁磁性行为。器件中偶极阻变行为来源于Hf02/Nb:SrTiO3界面处注入电子的捕获以及退捕获过程对肖特基势垒的调控作用。在reset过程中随着负向扫场电压的增大,我们在Ag/HfO2/Nb:SrTiO3/Ag器件中观察到了多值电阻转变的存在。在Ag/HfO2/Nb:SrTiO3/Ag器件中发现的多值阻变效应是与reset过程中HfO2/Nb:SrTiO3界面电子捕获以及退捕获的程度有关。我们同时还证明了电场可以通过控制HfO2薄膜中氧空位的浓度从而控制Ag/HfO2/Nb:SrTiO3/Ag器件的铁磁性。随着最大负向扫场电压的增大,器件的饱和磁矩减小,这是因为部分的氧空位在此过程中消失了。多阻态效应以及电场控制的铁磁性在超高密度存储以及磁逻辑器件的应用中很有潜力。(四):我们制备了Ag/Nb2O5/Pt器件并研究了电场作用下器件中电致电阻与磁性的共调控现象。在Ag/Nb2O5/Pt器件中,我们不仅观察到了set与reset过程所发生的偶极电致电阻现象,同时还获得了较为显著的电场调控的磁性质。Ag/Nb2O5/Pt器件的偶极阻变过程可能来源于活跃的Ag离子移动,在材料中形成导电丝以及断裂的过程。而伴随着阻变产生的电场控制的磁性调制则主要来源于伴随阻变过程而产生的TiO2薄膜中空位的生成与湮灭过程。(五):我们通过用平行板电容器对HfO2/NbSrTiO3和HfO2/MgO样品施加了外部电场,并且在HfO2/NbSrTiO3样品中观察到了电场控制的室温铁磁性变化。我们认为长时间的外部电场所驱动的饱和磁矩的改变主要来源于HfO2/NbSrTiO3界面处氧空位浓度的改变。XPS谱表明外加电场同时也能够影响到HfO2表面的氧空位浓度,从而影响到材料的磁性质。我们在室温下观察到的未掺杂HfO2中电场控制的磁性对于自旋电子学以及磁信息存储都有潜在的价值。