多铁材料在一定的温度下可以发生自发极化和自发磁化,正是这两种现象的共同存在,使得这种材料可以引发磁电耦合效应。所谓磁电耦合效应,指的是该材料的磁性可以通过内部施加的电场进行控制,电性能又能通过施加外部磁场进行转化。现代科技进展迅猛,器件的微型化和多功能化正在经历日新月异的变化,多铁材料因其优越的性能特征越来越受到科学研究者的关注和青睐。目前,多铁材料的研究已经有很不错的发展,业界也取得了不少卓越的成果,但是绝大多数的多铁材料的磁转变温度还是低于室温,这一现象大大的限制了多铁材料在多功能器件中的实际应用。GaFeO3(GFO)是一种在其基态就可以展现反铁磁性行为和铁磁性行为的多铁材料,众多的研究工作者将工作集中在如何提高材料的磁相变温度上。多铁材料的耦合特性带来的单一铁性材料所没有的物理效应,大大地扩大了铁酸镓半导体材料在电子器件领域的应用范围,成为现今和未来的热门研究领域。本文的研究内容和结果如下:本文用经典的固相法制作了 Ga2-xFexO3 x从0.7到1.3的粉末样品,系统地研究了其结构特性、光学特性和磁学特性。EDS的结果表明,可以通过调整氧化铁粉末含量来获得GFO粉末中Fe的含量,这对未来器件的设计有重要的意义。粉末Fe2O3与Ga2O3混合烧结制备铁酸镓样品,GaFeO3从相极化看,单向形成在1:1左右。XRD光谱和FULLPROF profile拟合表明,GFO粉末样品属于空间群为Pc21n的正交晶系,实际晶格常数随着Fe3+的增加而增大。随着铁含量的增加,光带隙减小,这意味着通过调整样品中Fe的含量,可以控制GFO带隙。与此同时,磁性性能测量表明,GaFeO3是铁磁体,可以通过增加Fe含量来增强磁性,并且本文中的磁性与以往文献对比有所提高,这对铁磁半导体的应用至关重要。通过制备Fe掺杂的Ga2O3样品(Ga2-xFexO3,x=0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.30),系统地研究了其晶体结构、光学特性,并将粉末样品压片成型,制成靶材,用磁控溅射技术制备了不同氧压和不同掺杂浓度下x=1.0,1.5和2.0的薄膜样品。测试结果表明,掺铁的氧化镓薄膜的结构和状态会随着氧压和掺杂浓度的改变而改变,表现出择优生长的特性,生长沿着(-2h 0 h)方向。