Bi5Ti3FeO15（BTFO）是一种多铁四层Aurivillius相化合物,与传统钙钛矿结构材料相比,它居里温度高、电阻率高、老化率低、自发极化强、介电常数低,铁电性能和压电响应较好,温度稳定性好,并且由于无铅,属于绿色环保型材料,所以近年来备受关注。然而,纯BTFO相在室温下的磁性和磁电耦合较弱,限制了其在实际器件中的应用。人工制备的铁电和铁磁复合多铁材料具有更大的室温磁电效应,一些研究主要是利用不同的铁电材料(如Bi5-xAxTi3Fe1-yByO15)和磁性材料(如La1-xSrxMnO3,Pr1-xCaxMnO3,La1-xCaxMnO3,NiFe2O4和CoFe2O4)制备人工多铁复合薄膜。本文采用脉冲激光沉积法在Pt（200 nm）/TiO2（50 nm）/SiO2（500 nm）/Si衬底上制备了2-2型层状异质结构磁电复合薄膜。首先从掺杂的角度对BTFO薄膜进行系统的材料改性工作,如A位掺杂、B位掺杂、AB位共掺,并探究其室温多铁性的变化规律。以掺杂后的BTFO薄膜作为铁电相,NiFe2O4（NFO）做为铁磁相,采用PLD制备高质量的2-2型层状异质结构磁电复合薄膜。并在室温下研究了复合薄膜的微观结构、形貌、压电性能、铁电性能和铁磁性能。研究结果如下:1.采用传统高温固相法分别制备Bi5Ti3FeO15、Bi5Ti3Fe0.5Ni0.5O15（BTFNO）、Bi4DyTi3FeO15（BDTFO）、Bi4DyTi3Fe0.5Ni0.5O15（BDTFNO）、NiFe2O4陶瓷靶材。通过X射线衍射仪测试系统（XRD）对陶瓷靶材进行物相分析,所有靶材的衍射峰都与标准卡片对应较好,说明制备得到了工艺良好的靶材,靶材没有杂质与二次相。2.制备BTFO基铁电薄膜。在相关研究的基础上系统地研究了激光溅射频率、沉积温度、沉积时长、沉积氧压及保温时长等参数对BTFO薄膜性能的影响,优化其生长工艺。使用变温铁电测试系统对各个条件下制备的薄膜进行测试,并对比了其铁电性能后,得到最佳薄膜制备条件为:激光溅射能量330 mJ、激光溅射频率2 Hz、沉积温度750℃、沉积氧压13 Pa、沉积时长45 min、保温温度750℃、保温时长60 min、靶间距50 mm。制得的薄膜表面致密,截面清晰;XRD结果与标准卡片对应良好,没有杂相与二次相。3.通过掺杂改性提高BTFO薄膜性能。在A和B位分别使用Dy2+和Ni3+对BTFO进行替代掺杂,采用PLD在Pt（200 nm）/TiO2（50 nm）/SiO2（500 nm）/Si衬底上制备出性能良好的BDTFNO无铅铁电薄膜,并分别对BTFO、BDTFO、BTFNO、BDTFNO薄膜进行表征。用XRD、扫描电子显微镜（SEM）、高分辨原子力学显微镜（AFM）对薄膜物相结构、微观形貌的表面和界面进行表征;样品的元素分布采用能谱仪（EDS）进行表征;用变温铁电测试系统测试薄膜的铁电性能、漏电流特性;用综合物性测试系统（PPMS）测试薄膜的铁磁性能,如磁滞回线和M-T曲线。表征结果显示掺杂后的铁电性能和铁磁性能优于未掺杂的BTFO薄膜,剩余极化值和最大极化值增大,漏电流降低;饱和磁化强度增大。2Ps=68.08μC/cm~2,2Pr=38.59μC/cm~2,Js=2.6×10-7A/cm~2,2Ms=10.02emu/cm~3。4.研究BTFO基复合薄膜沉积工艺。先以激光溅射能量330 mJ、激光溅射频率2 Hz、靶间距50 mm、沉积温度750℃、沉积氧压13 Pa的制备条件沉积BDTFNO薄膜,不进行原位退火。直接将靶位调到NFO靶材,以相同的实验条件沉积NFO薄膜,最后750℃原位退火60 min。复合薄膜SEM截面来看,NFO层、BDTFNO层和Pt层都很清晰分明。5.BTFO基磁电复合薄膜的铁电、压电、铁磁性能研究。对磁电复合薄膜的物相结构、微观形貌、压电性能、铁电性能、漏电流特性、铁磁性能、磁电耦合性能进行表征。饱和极化强度2Ps=50.39μC/cm~2,矫顽场2Ec=250.87 kV/cm,饱和磁化2Ms=98.5 emu/cm~3,矫顽场2Hc=970 Oe。