多鐵(tiě)性(xìng)材料指具有2種以(yǐ)上初級鐵性體特(tè)征的材料，此類性質(zhì)包括鐵電性
，反鐵電(diàn)性(xìng)
，鐵磁性(xìng)以及反(fǎn)鐵磁性(xìng)等。多鐵性(xìng)材(cái)料的研(yán)究是目前(qián)材料科學(xué)及凝聚(jù)態(tài)物理(lǐ)中(zhōng)的一個(gè)寬廣(guǎng)的新(xīn)領域(yù)，蘊(yùn)含著豐富(fù)的材料(liào)科(kē)學與(yǔ)物理學研究(jiū)課(kè)題，以(yǐ)及可預(yù)期的(dí)廣(guǎng)闊應用前景。

鐵電存(cún)儲(chǔ)器(qì)( FeRAMs)讀(dú)寫(xiě)速(sù)度快
，集成度(dù)高(gāo)，然(rán)而存在破(pò)壞性讀取和疲勞(láo)等問題(tí)。磁致電阻(zǔ)隨機(jī)存儲(chǔ)器(MRAMs)的讀取雖是(shì)非破(pò)壞(huài)性(xìng)的，但卻(què)有讀(dú)取時間較(jiào)慢並(bìng)且磁寫入所需(xū)功率較大(dà)等缺(quē)點。多鐵性材料的(dí)出現為 FeRAMs 和(hé) MRAMs 各(gè)自優點(低(dī)功(gōng)率的(dí)電寫入(rù)操作(zuò)和非(fēi)破壞性(xìng)的磁(cí)讀取(qǔ)操(cāo)作(zuò))的融合(hé)提供了契(qì)機(jī)。多鐵性(xìng)材(cái)料具(jù)有同(tóng)時(shí)存在(zài)的鐵(tiě)電性和磁性(xìng)，是(shì)一種(zhǒng)多(duō)功(gōng)能(néng)材料(liào)，提供(gōng)了同(tóng)時用(yòng)電(diàn)極(jí)化和(hé)磁化來(lái)編碼儲(chǔ)存信息(xī)的(dí)可能(néng)性，而(ér)且還存在磁性(xìng)和電(diàn)性的(dí)強(qiáng)耦合(hé)，可以實現磁性和電性(xìng)的互相調(tiáo)控(kòng)，如(rú)圖(tú) 4 所示。

同時具(jù)備鐵電(diàn)性和鐵磁(cí)性(xìng)的(dí)多(duō)鐵材料(liào)是(shì)相當稀(xī)少的，這主要因為大多數鐵電性的(dí)形成(chéng)是(shì)由(yóu)於(yú)陽離(lí)子(zǐ)偏離晶(jīng)格(gé)中心(xīn)並且原子 d 軌(guǐ)道沒有電(diàn)子(zǐ)填充，而大(dà)多數磁性的形成需(xū)要電(diàn)子部分(fēn)填充(chōng) d 軌(guǐ)道，這(zhè)兩者(zhě)的形(xíng)成(chéng)機(jī)製(zhì)有很大區別。因(yīn)此(cǐ)為(wéi)了將(jiāng)鐵電性(xìng)和鐵(tiě)磁(cí)性融(róng)合在(zài)同一(yī)的(dí)單相(xiāng)材(cái)料中，偏離(lí)晶(jīng)格中(zhōng)心(xīn)而產(chǎn)生(shēng)電偶極子(zǐ)的(dí)那部分原子必(bì)須同導(dǎo)致(zhì)磁(cí)性的原子(zǐ)不(bù)同。在(zài)理(lǐ)論上存(cún)在(zài)著不同(tóng)的合成機(jī)製，在(zài)磁性(xìng)材料中(zhōng)摻(chān)入沒(méi)有 d 軌(guǐ)道(dào)電(diàn)子的元素(sù)或者在鐵(tiě)電材(cái)料中摻入(rù)具(jù)備(bèi)磁性的元(yuán)素(sù)。但在實(shí)際(jì)中隻有(yǒu)後者(zhě)才會被實現。不同機製(zhì)的多鐵材料(liào)為今後的(dí)研究提(tí)供(gōng)了(liǎo)廣(guǎng)闊(kuò)的空(kōng)間。一(yī)種(zhǒng)多(duō)鐵(tiě)材料(liào)的構建原理(lǐ)是具備(bèi)磁性(xìng)的鈣鈦礦氧化物(ABO3 型)，A 位(wèi)原(yuán)子提供弧(hú)對電(diàn)子對並產(chǎn)生(shēng)鐵(tiě)電(diàn)性(xìng)，而(ér) B 位則由具備(bèi)磁性(xìng)的陽(yáng)離(lí)子(zǐ)構成。目前為(wéi)止這種(zhǒng)機製典型(xíng)的單(dān)相材 料(liào)是(shì)鐵(tiě)酸鉍(BiFeO3 )，如圖 5 所(suǒ)示(shì)，是一(yī)種以(yǐ) Bi 為基礎的(dí)多(duō)鐵(tiě)材(cái)料。第(dì)二種(zhǒng)方法是(shì)依靠(kào)特殊的幾何(hé)結(jié)構(gòu)使(shǐ)鐵電性(xìng)和(hé)磁(cí)性共(gòng)存，如 YMnO3 和 BaNiF4 都是這類材(cái)料(liào)。近TbMnO3 也引(yǐn)起了(liǎo)人(rén)們(mén)的(dí)關注，TbMnO3 具有低對稱(chēng) 性(xìng)的磁(cí)性基態(tài)和反(fǎn)演(yǎn)對稱性差的(dí)特(tè)點，這(zhè)就導致(zhì)了(liǎo)其電極(jí)化很(hěn)小，但(dàn)是(shì)由(yóu)於可以直(zhí)接(jiē)通過磁(cí)序控(kòng)製其(qí)電序，所以這種(zhǒng)材(cái)料可能有著很強(qiáng)的(dí)磁(cí)電(diàn)耦合(hé)係數。同(tóng) TbM- nO3 相(xiāng)反的一種多鐵機(jī)製也在研究(jiū)中(zhōng)，這(zhè)種(zhǒng)機製(zhì)的原(yuán)理是在鐵電(diàn)材料中通(tōng)過(guò)降(jiàng)低晶格畸變的不(bù)對稱性來(lái)獲得微弱(ruò)的鐵(tiě)磁性(xìng)。後(hòu)在磁性(xìng)材(cái)料中(zhōng)，非中(zhōng)心對稱(chēng)的電荷有(yǒu)序(xù)排(pái)列(liè)也會產(chǎn)生(shēng)鐵電性，如(rú) LuFe2O4。有一個關鍵(jiàn)問(wèn)題(tí)需(xū)要我(wǒ)們(mén)在這裏指(zhǐ)出(chū)，鐵(tiě)電材料(liào)必(bì)然(rán)有(yǒu)著(zhuó)很(hěn)好的絕緣性(xìng)，否則能夠移(yí)動(dòng)的電荷(hé)會使(shǐ)電極化(huà)消(xiāo)失，然(rán)而(ér)很多鐵(tiě)磁材(cái)料(liào)是(shì)含(hán)有金屬(shǔ)的(dí)，並且絕大(dà)部分磁性絕緣體隻(zhī)具備(bèi)反鐵(tiě)磁序。這(zhè)樣材(cái)料(liào)的絕緣(yuán)性也(yě)會帶來(lái)很多的(dí)問題，例如(rú)對於部分(fēn)漏電的(dí)多鐵材(cái)料(liào)，即使(shǐ)有(yǒu)著(zhuó)非中心(xīn)對(duì)稱的結(jié)構，還是會(huì)因(yīn)為移(yí)動的電子而抑製了(liǎo)自身的鐵(tiě)電性。

盡管迄(qì)今為(wéi)止(zhǐ)對(duì)於(yú)鐵電性和磁性(xìng)的研究都(dū)集中(zhōng)於凝聚(jù)態物理範(fàn)疇(chóu)和相關材料，在(zài)基礎物理(lǐ)和技術應(yīng)用上仍(réng)存在大(dà)量問題。需要(yào)觀(guān)注(zhù)的主(zhǔ)要(yào)問(wèn)題有(yǒu) 2 個方(fāng)麵:一是(shì)合成電(diàn)偶(ǒu)極子同(tóng)磁(cí)性自旋序共(gòng)存於(yú)一(yī)身的材(cái)料;第(dì)二是(shì)充(chōng)分(fēn)認識(shí)在(zài)多(duō)鐵材料(liào)中電和(hé)磁之間的(dí)耦合效率(shuài)尤(yóu)為重要，這是(shì)實現(xiàn)多鐵控製的基礎。