多铁性材料是一种同时具有铁电、铁弹、铁磁等两种或者两种以上“铁性”的材料，可以通过多种序参量的耦合产生新的效应，在电子信息、传感、存储、无线网络等领域具备广阔的应用前景。当前在室温下具有强磁电耦合效应的多铁性材料仍然是学者们研究的重点，但基于多铁材料的器件还没有实现应用。应变工程是一种可以有效影响多铁材料物理性质的调控手段，通过晶格与电子、自旋、轨道等的相互作用来影响材料的电、磁、光、声等物理特性，因此通过应变调控多铁性薄膜结构和性能，受到了研究人员的广泛关注。本文通过调研多铁性材料中应变工程的研究，总结了应变调控手段及其对材料物理性能的影响，期望为多铁性材料的研究和发展提供研究思路。

本文采用水热合成法制备了两个含有咪唑类配体的配位聚合物: {Ni(nip)(p-bix)(H2O)2}n (1)和{Cu(bbi)(dgc)}n (2) (nip=5-硝基间苯二甲酸; p-bix=1,4-双(咪唑基-1-甲基)苯; bbi=1,1’-(1,4-丁二基)二咪唑; dgc=3,3-二甲基戊二酸)。通过 X 射线单晶衍射、元素分析、PXRD和TGA对配合物进行表征。结果表明, 配合物1为具有规则有序孔道结构的一维双链结构, 其孔道结构中的-NO2赋予金属有机框架(MOF)潜在的应用价值。此外, 在分子间氢键的作用下, 一维链拓展成三维超分子网络结构。而配合物2则是四连接的{65·8}三维拓扑结构, 两个配体通过螺旋式盘绕出规则的孔道架构, 丰富的分子间氢键使其骨架结构更加稳固。在2~300 K, 外加磁场1 000 Oe的条件下, 对这两个配合物进行磁学性质研究, 在测定的温度范围内对测试的变温磁化率数据进行居里-外斯线性拟合, 拟合得到配合物1和2的居里外斯温度分别为1.73 K和6.78 K, 证明两种配合物之间均存在弱的铁磁相互作用。

采用固相反应法制备了不同烧结温度(950~1 180 ℃)、烧结时间、烧结次数共7种工艺的Sr3YCo4O10.5+δ多晶块材, 通过热分析、XRD、SEM确定了有序化相变和最佳烧结工艺(1 180 ℃/24 h+1 180 ℃/24 h), 并研究了多晶的电磁性能。结果表明, 964 ℃完全晶化的四方相Sr3YCo4O10.5在1 042 ℃吸氧(δ)完成有序化, 生成Sr3YCo4O10.5+δ, 而1 100 ℃和1 180 ℃烧结的样品均出现(103)、(215)超结构峰, 验证了其结构的有序性。块材均呈半导体电输运行为, 二次烧结晶格完整性提高, 晶粒长大, 300 K时电阻率仅为0.06 Ω·cm, 居里温度(Tc)~335 K, 零场冷曲线(ZFC)上的Hopkinson峰源于低温时被冻结的磁矩随温度升高转向磁场方向, 磁化强度在298 K达到最大, 随后受热扰动的影响减小。室温铁磁性源于有序结构导致的中自旋或高自旋态Co3+的eg轨道有序。

多铁功能材料在现代生产生活中有举足轻重的作用。本文采用溶胶-凝胶法以硝酸铁、硝酸铋、硝酸钆、硝酸钴为原料, 乙二醇甲醚为溶剂, 柠檬酸作螯合剂制成前驱体溶液, 通过旋涂法在Pt/Ti/SiO2/Si及ITO衬底上合成Bi0.85Gd0.15Fe1-xCoxO3 (x=0, 0.04, 0.08, 0.12)薄膜, 研究了Gd3+、Co3+共掺杂对薄膜铁电性能、磁学性能及光学带隙的影响。XRD结果表明所有薄膜均呈(111)方向的菱形结构, SEM结果表明共掺杂可以细化晶粒。根据铁电性和漏电流测试分析结果可知在Co3+掺杂量为8%时最大剩余极化值达到2Pr=15.71 μC/cm2, 所有样品的漏电流传导机制均为欧姆传导机制。根据磁学性能测试分析结果可知, 共掺杂可以有效增强薄膜的饱和磁化强度, 且在Co3+掺杂量为8%时最大饱和磁化强度达到37.78 emu/cm3。根据吸收光谱及Tauc公式拟合结果可知共掺杂可以有效减小薄膜的光学带隙且随着掺杂量的增加光学带隙逐渐减小, 在Co3+掺杂量为12%时光学带隙减小到1.96 eV。

理论上磁谐振无线能量传输可以做到很高的效率，然而在实际情况下由于各种各样介质的影响，实测效率与理论值难以保持良好的一致性。为了解决实测效率与理论效率偏差较大的问题，提出了基于等效电路模型的 非铁磁性介质中的磁谐振无线能量传输系统。从计算与仿真角度分析了不同介质的对线圈阻抗与谐振频率的影响，且计算与仿真结果吻合良好。提出了介质中高效率系统的设计步骤，优化后仿真结果表明可以提高 30%以上 的效率。

以硝酸铜Cu(NO3)2·3H2O、硝酸铬Cr(NO3)3·9H2O、硝酸铋Bi(NO3)3·3H2O和乙二醇为原料,利用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了纳米Cu2Bi2Cr2O8薄膜。通过X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)和拉曼测试对样品进行了表征。结果表明,Cu2Bi2Cr2O8薄膜具有良好的光学特性,其禁带宽度为1.49 eV; 在磁性测试方面,Cu2Bi2Cr2O8薄膜呈现出了良好的铁磁性。

利用基于密度泛函的第一性原理研究了非磁性轻元素C掺杂金红石TiO2的性质,这在自旋电子和红外电子领域具有潜在的应用前景.结果显示：C原子更倾向于形成铁磁耦合并围绕在Ti原子周围,每个C原子的磁矩大约为1.3 μB.体系的铁磁性来源于p-d轨道杂化和类p-d杂化的p-p耦合共同作用,p-p耦合主要来自类p-t2g 和价带p态耦合.

利用溶胶-凝胶工艺在石英衬底上制备了镍铈共掺杂铁酸铋Bi0.9Ce0.1Fe1-xNixO3(xBCFNO, x=0, 0.03, 0.05, 0.07)薄膜.X-射线衍射(XRD) 测试表明所有样品的晶体结构都为四方钙钛矿铁酸铋BiFeO3 结构.由于Ce和Ni共掺杂，XRD显示，峰位置发生偏移.主峰(012/110)峰值在Ni含量x=0.05时峰值最大.扫描电子显微镜(SEM)测试也显示x=0.05时晶粒最大，结晶度最好.光学透射测试显示xBCFNO 薄膜x=0.03时的光学禁带宽度最小，为2.14 eV.铁磁测试结果表明镍铈共掺杂可以进一步提高铁酸铋的室温铁磁性.

采用水热法成功制备了不同掺杂浓度的Zn1-2xFexNixO(x=0,0.025,0.05,0.1)稀磁半导体材料，利用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和X射线能量色散分析仪(XEDS)对样品进行表征，并结合拉曼(Raman)光谱、光致发光光谱(PL)和振动样品磁强计(VSM)研究样品的光学性能和磁学性能。结果表明，水热法制备的样品具有结晶性良好的纤锌矿结构，没有杂峰出现，形貌为纳米棒状结构，分散性良好。Fe2+、Ni2+是以替代的形式进入ZnO晶格中，Fe和Ni的掺杂使得晶体中的缺陷和应力增加，拉曼光谱峰位发生红移，光致发光光谱发生猝灭现象。另外，共掺杂样品在室温条件下存在明显的铁磁性，饱和磁化强度随着掺杂量的增加而增强。