同时具有铁电性和铁磁性的单相多铁材料在信息存储，集成电路，磁传感器以及自旋电子器件等方面具有重要的潜在应用，是近年来研究的热点。本文用射频磁控溅射的方法在SiO2/Si(111)基片上制备了Fe、Co、Mn单掺杂和共掺杂的LiNbO3薄膜。使用X射线能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱仪(xPs)和X射线吸收精细结构(XAFS)技术分析了薄膜的组分含量、晶体结构、价态和吸收原子的局域结构，使用振动样品磁强计(VSM)分析了薄膜的铁磁性。利用直流磁控溅射的方法在SiO2/Si(100)基片上沉积ITO薄膜作为底电极，并在ITO/SiO2/Si(100)基片上制备Fe、Co、Mn单掺杂和共掺杂的LiNbO3薄膜，使用TF2000铁电分析仪和Agilent4294A阻抗分析仪测试了薄膜的电学性能。获得了以下研究结果:　　 (1)Mn、Fe掺杂LiNbO3薄膜为R3C空间结构，Mn和Fe均具有+2和+3两种价态，薄膜中没有杂质第二相出现。通过对掺杂元素的K边XANES实验谱和用第一性原理完全多重散射理论计算得到的XANES谱线相比较发现，Mn在LiNbO3中占据Li位同时引入Li空位，Fe在LiNbO3中有三种占位，其中约有25％的Fe占据八面体间隙位，60％的Fe占据Li位同时引入Li空位以抵消电荷的不平衡，15％的Fe占据Nb位，薄膜中引入氧空位以抵消电荷的不平衡。Mn、Fe掺杂的LiNbO3薄膜都具有室温铁磁性，而且共掺杂LiNbO3薄膜的铁磁性比单掺杂的要大，并随着Fe掺杂浓度的增加而变大，浓度为2.5at％Mn9.5at％Fe掺杂的样品有最大的饱和磁化强度25.5emu/cm3。薄膜的铁磁性来源于Mn和Fe的共同作用，包括Mn3d和Nb4d之间由d-d电子耦合产生的铁磁性，不同占位的Fe3+在薄膜中的超交换作用和Fe2+和Fe3+之间的双交换作用产生的铁磁性，以及可能存在的Mn、Fe之间的铁磁性交换作用。铁电性测试表明，薄膜的饱和极化强度为0.0043μC/cm2，矫顽场强为20.8kV/cm，铁电居里温度为667K。　　 (2)Mn、Co掺杂LiNbO3薄膜为R3C空间结构，Mn和Co均具有+2和+3两种价态，薄膜中没有杂质第二相出现。通过对掺杂元素的K边XANES实验谱和用第一性原理完全多重散射理论计算得到的XANES谱线相比较发现，Mn和Co在LiNbO3中都占据Li位同时引入Li空位以抵消掺杂带来的电荷不平衡。Mn、Co掺杂的LiNbO3薄膜都具有室温铁磁性，9.7at％Co掺杂LiNbO3薄膜的饱和磁化强度最大，其中Mn、Co共掺杂LiNbO3薄膜的铁磁性均比9.7at％Co单掺杂LiNbO3薄膜的要小，并随着掺杂浓度的增加而变小，2.5at％Mn9.7at％Co掺杂LiNbO3薄膜的饱和磁化强度最小为13.2emu/cm3。薄膜的铁磁性是Mn和Co共同作用的结果，包括Mn3d和Nb4d之间由d-d电子耦合产生的铁磁性，Li空位和氧空位与Co离子之间形成的磁极子的耦合作用，以及Mn、Co之间的反铁磁交换作用。铁电性分析表明，薄膜的饱和极化强度为O.006μC/cm2，矫顽场强为27kV/cm，铁电居里温度为658K。　　 (3)Co、Fe掺杂LiNbO3薄膜为R3C空间结构，Co和Fe均具有+2和+3两种价态，薄膜中没有杂质第二相出现。通过对掺杂元素的K边XANES实验谱和用第一性原理完全多重散射理论计算得到的XANES谱线相比较发现，Co在LiNbO3中占据Li位同时引入氧空位，Fe在LiNbO3中有三种占位，其中约有20％的Fe占据八面体间隙位，60％的Fe占据Li位同时引入Li空位，20％的Fe占据Nb位同时引入氧空位以抵消电荷的不平衡。Co、Fe掺杂的LiNbO3薄膜都具有室温铁磁性，共掺杂的LiNbO3薄膜饱和磁化强度均比单掺杂LiNbO3薄膜的大，而且Co、Fe共掺杂LiNbO3薄膜的铁磁性随着掺杂含量的变大，先增大后减小。浓度为9.7at％Co6.8at％Fe掺杂的LiNbO3薄膜有最大的饱和磁化强度27.2emu/cm3。薄膜的铁磁性来源于Mn和Co的共同作用，包括Li空位和氧空位与Co离子之间形成的磁极子的耦合作用产生的铁磁性，不同占位的Fe3+在薄膜中的超交换作用和Fe2+和Fe3+之间的双交换作用产生的铁磁性。由于过量Li空位和氧空位的产生，破坏了磁极子之间的交叠耦合，同时也造成Fe以氧离子为媒介的超交换作用减弱，所以9.7at％Co9.5at％Fe掺杂LiNbO3薄膜的Ms有所下降。铁电性分析表明，薄膜的饱和极化强度为0.003μC/cm2，矫顽场强为32kV/cm，铁电居里温度为661K。