中文摘要：

多铁性材料同时具有两种或两种以上铁性有序，在存储和自旋电子器件等方面，具有诱人的应用前景。但是产生铁电性和铁磁性所必需的过渡金属元素的d电子轨道相互对立，加上结构和对称性等一些必要条件限制，使得单相多铁性材料稀少。本研究以新型多铁性Bi2FeCrO6为研究对象，采用两步共烧陶瓷工艺进行了制备，重点研究了外加强磁场、显微结构调控以及组分优化对多铁性材料多铁性的调制作用。研究表明，外加的强磁场会显著影响B位离子的有序性、超交换作用和离子分布。我们研究外加强磁场（最大12T）对多铁性材料结构及多铁性的调制作用，一方面通过引入可控的外场，获得影响多铁性的物理机制，从而指导多铁性材料组分设计；另一方面通过显微结构调控和对Bi2FeCrO6进行A位、B位以及AB位同时掺杂的优化组分设计，协同其增强多铁性能。该研究将有利于进一步理解多铁性材料本质。

结论摘要：

围绕Bi、Fe、Cr三元固溶和稀土掺杂开展了制备、结构和性能研究。开展了水热法制备工艺如水热合成温度、水热反应时间、矿化剂浓度等因素对BiFeO3成相的影响和掺杂改性研究。研究表明，可以通过冷却方式调控BiFeO3陶瓷的显微结构和介电性能，一定量的A位La掺杂，有利于陶瓷介电常数提高；在1个大气压制备条件下，B位Cr掺杂的量不应超过0.1，Cr的掺杂有利于介电共振峰向高频移动。探索了溶胶凝胶制备BiFeO3的工艺条件，并对其进行了A位和B位掺杂改性研究。研究发现，无论是稀土元素La、Dy、Ho、还是Tb的A位掺杂，随着掺杂量的增加，均使得BiFeO3陶瓷的最强峰和次强峰双峰逐渐合并，并逐渐向高角度移动。A位稀土元素掺杂，有利于晶粒细化，介电性能的提高，同时A位Dy、Ho、Tb的掺杂，增强了BiFeO3的磁性能。B位Sc掺杂使得介电常数呈现降低的趋势。采用旋涂法制备了BiFeO3及其掺杂薄膜，结果表明，B位Sc掺杂薄膜的适宜掺杂水平为10%，双剩余极化强度16.14μC/cm2，铁电性能显著增强。AB位联合掺杂Bi0.9-yDyyLa0.1Fe0.9Sc0.1O3薄膜的适宜Dy掺杂量为0.05%，双剩余极化强度15.44μC/cm2。xBiFeO3-(1-x)Ni0.2Zn0.2Cu0.6Fe1.90O4复相体系，随着铁氧体含量的增加，复合体系的饱和磁化强度线性增加，共振峰向低频移动。采用溶胶凝胶自燃烧法可以在室温得到BiFeO3粉体。自燃烧本质是热激发的氧化还原反应。FeCrO3单体可以采用自燃烧工艺辅助700℃预烧获得。高压实验表明，进一步增加反应压力到6GPa，有可能获得纯的Bi2FeCrO6相。强磁场实验表明，施加一定的强磁场（12T）具有细化晶粒和降低饱和磁化强度的作用。上述研究结果，将有利于推动Bi2FeCrO6纯相的制备，为其性能研究和优化奠定基础，加深对多铁性本质的理解。