中文摘要：

BiFeO3是迄今为止唯一在室温下同时具有铁磁和铁电性的单相多铁材料, 在信息存储、传感、高温压电和自旋电子等器件上都具重要潜在应用。虽然BiFeO3材料具有优异铁电性能，但其室温高漏电流极大地恶化了BiFeO3的电学性能，很大程度上限制其广泛应用。本项目拟通过离子取代、制备多层复合结构等方法降低BiFeO3薄膜漏电流；通过设计和优化多层复合结构、晶体取向等来调控BiFeO3薄膜多铁性能。重点研究如下四个关键科学问题多层复合结构BiFeO3薄膜的制备技术；离子取代、多层复合结构与BiFeO3薄膜多铁性能的关联；晶体结构、晶体取向与BiFeO3薄膜多铁性能的关联；BiFeO3薄膜的漏电流和疲劳机制及其调控方法。本项目综合研究多铁BiFeO3多层复合薄膜的制备与性能调控，可望发展具有高性能且适合高密度随机存储器的BiFeO3多层复合薄膜，在发展相关基础理论和实际应用上均具重要意义。

结论摘要：

多铁材料是当前国际材料研究的前沿和热点之一。本项目选择铁酸铋薄膜材料为研究对象，利用组分调控和多层结构设计来增强其电学性能，并探讨其相关物理机理。在本项目的执行过程中，重点研究了四个关键科学问题并取得具有显示度的研究成果掺杂机理及其与材料多铁性能的关联；多层复合结构的设计与电学性能的关联；从组成－结构－工艺－性能关系探索提高该薄膜体系多铁性能的有效途径；提出氧空位导致铁酸铋单层或双层薄膜介电弛豫、电导机制以及疲劳特性的物理起源。同时，利用铁酸铋材料的相界构建思想，在铌酸钾钠无铅压电陶瓷中成功地实现了压电性能的增强，其压电常数高达490 pC/N，该值是当前国际上该类陶瓷报道的最高值。本项目是重要、紧迫、符合"国家目标"的前沿热点研究。本项目研究期间，获得了Pr≥110 μC/cm2的材料组分；作为第一作者或者通讯作者发表SCI收录论文20篇，包括J. Am. Chem. Soc., ACS Appl. Mater. Interfaces （6篇）, Appl. Phys. Lett.（2篇）, J. Mater. Chem. A，J. Appl. Phys（3篇）等；申请国家发明专利1份；培养博士1人；培养硕士5人。超计划完成了本项目任务。