多铁性材料具有丰富的物理性质,引起了人们的广泛关注。本文结合密度泛函理论和电子能量损失谱方法研究了几种多铁材料的电子结构特征,阐明了材料结构和性质的关系。主要研究内容如下:研究YMnO₃体系电子结构和材料基本物理特性的关系。利用计算得到的原子分态密度分析电子能量损失谱的低能部分,区分等离子体振荡形成的损失峰和单电子跃迁造成的其他损失峰。YMn O₃的铁电起源与O 2p和Mn 3d、Y 4d之间的杂化作用有关,O-Mn和O-Y两种共价键的形成对铁电性起稳定作用。YMn O₃的铁磁性主要与Mn 3d轨道电子态的自旋不对称有关。借助费米面以上空态密度解释能量损失近边结构(O K边和Mn L_2,3边)的形成原因,并且通过模拟不同价态Mn L_2,3边,揭示Mn在YMn O₃中主要以三价态形式存在。研究Fe原子掺杂InMnO₃材料的电子结构及多铁性质。Mn-O、In-O共价键会促进In Mn O₃铁电相的产生,另外Mn 3d态和O 2p态之间的杂化也会促进铁电相的形成。由能带结构和态密度分析可知In Mn O₃对外不显示磁性,并且通过Mulliken布居数验证体系的总磁矩为零。为研究Fe原子对体系影响,以In₁₂Mn₁₀Fe₂O₃₆作为研究对象,发现Mn提供磁矩,Fe的态密度也具有自旋不对称性。研究BiFe O₃电子结构与宏观物理性质的联系。由能带结构得知Bi Fe O₃直接带隙值为1.722 e V,具有半导体性质。Bi Fe O₃的铁电机制主要与Bi 6s轨道上的孤对电子和O 2p轨道电子杂化有关。通过原子分态密度分析低能量损失谱,主峰属于价电子集体振荡产生的等离子体损失峰,其他特征峰源自单电子从价带到导带的空态密度激发。实验和理论对比分析O K边和Fe L_2,3边结果,证明模拟计算中Core hole影响具有重要作用。研究不同阳离子掺杂BiFeO₃的电子结构。在Bi₁₂Fe₁₂O₃₆超胞体系下,掺杂相同浓度不同位置的A位Ca离子,B位Mn离子,和A、B位Gd、Co离子。Bi₁₁Ca Fe₁₂O₃₆体系中Ca离子会抑制原始结构中部分Fe原子的磁性,使Fe原子出现三种态密度形式。Bi₁₂Fe₁₁Mn O₃₆体系中,Mn离子提供了2.07μB的磁矩,但是会抑制部分Fe原子的自旋极化性。Bi₁₁Gd Fe₁₁Co O₃₆体系中,Gd和Co的掺杂减小Fe原子的自旋极化,Co提供少量磁矩,整体的磁矩主要来源于Gd离子。