自鐵電性(xìng)材料被(bèi)發(fā)現(xiàn)以(yǐ)來(lái)，科學家就在(zài)不(bù)斷(duàn)努力(lì)，希望把鐵(tiě)電(diàn)性和(hé)其他(tā)鐵性（特別(bié)是鐵磁性(xìng)）能耦合起來。在這條(tiáo)多鐵性耦合的道(dào)路上(shàng)，科(kē)學家(jiā)們(mén)大(dà)的(dí)願(yuàn)望(wàng)便(biàn)是能(néng)找(zhǎo)到(dào)一(yī)種(zhǒng)材料(liào)，同時具有鐵(tiě)電(diàn)性和鐵磁性。這種同(tóng)時(shí)具(jù)有鐵(tiě)電(diàn)性(xìng)和(hé)鐵磁性的材料(liào)，便(biàn)被(bèi)大(dà)家稱作(zuò)多(duō)鐵性材(cái)料。多鐵性材(cái)料(liào)（multiferrorics）在(zài) 1994 年由(yóu)瑞(ruì)士科學家 Schmid 提出，其(qí)定義為(wéi)
：同時具(jù)有兩種或兩(liǎng)種以(yǐ)上“鐵(tiě)性”的材料。多(duō)鐵(tiě)材(cái)料中不(bù)同鐵性之間相(xiāng)互作用的(dí)示意(yì)圖如(rú)圖(tú) 1.3 所示。其中 P，M，ε分(fēn)別代表自然(rán)界中常見(jiàn)的三種(zhǒng)鐵序
：鐵(tiě)電(diàn)，鐵磁，鐵彈。它們分(fēn)別可以(yǐ)通(tōng)過電場(cháng)，磁場，應(yīng)力場(cháng)實(shí)現狀(zhuàng)態改(gǎi)變。T 為科(kē)學家(jiā)預言(yán)的(dí)“鐵環(huán)”序(xù)，以及其他(tā)可能存在的鐵性(xìng) O，如(rú)軌道(dào)序(xù)，手性(xìng)序等(děng)。

值得特別(bié)一(yī)提的(dí)是(shì)多(duō)鐵性材(cái)料中(zhōng)，具有(yǒu)鈣(gài)鈦(tài)礦結構的 BiFeO3（BFO），作為(wéi)現今(jīn)為(wéi)止發(fā)現的(dí)室溫以上(shàng)存在多鐵(tiě)性(xìng)的(dí)材(cái)料(liào)，近(jìn)些年來(lái)受到各國科研工(gōng)作者(zhě)的關(guān)注和(hé)追(zhuī)捧(pěng)。BFO 材料(liào)具有高(gāo)的(dí)居裏(lǐ)溫度(dù)點（TC～1100 K），高聶(niè)耳溫度點（TN～650 K），無(wú)鉛的壓電特(tè)性以及在可(kě)見(jiàn)光(guāng)區域的大的柔(róu)韌(rèn)性(xìng)。BFO 屬於Bi 係鈣鈦礦結構(gòu)化(huà)合(hé)物(wù)，如圖 1.4，其(qí)晶包沿(yán)體(tǐ)對(duì)角(jiǎo)綫(xiàn)方向存在菱(líng)方（rhombohedral）畸(jī)變。為(wéi)了(liǎo)簡(jiǎn)化理解(jiě)，我(wǒ)們一般選取單位(wèi)晶包(bāo)的一(yī)半(bàn)作為贗立方結(jié)構(gòu)晶(jīng)包，以米勒指(zhǐ)數(shù)贗立(lì)方(fāng)<111>方(fāng)向標注這(zhè)一(yī)方(fāng)向。基(jī)於贗(yàn)立(lì)方結構，BFO 的晶格(gé)常(cháng)數為 3.96 Å，菱方的(dí)結構(gòu)的傾角為(wéi) 89.3-89.4o。晶胞中 A 位(wèi) Bi3+離子的 6s2 孤對(duì)電子(zǐ)具有高化學活(huó)性(xìng)，可以(yǐ)與(yǔ) O2-的(dí) 2p 電(diàn)子(zǐ)形成(chéng)雜(zá)化軌道，從而(ér)使 Bi 和(hé) FeO6 八(bā)麵(miàn)體之(zhī)間(jiān)存在(zài)沿(yán)<111>方向較(jiào)大(dà)的(dí)相對(duì)位移(yí)，這(zhè)也(yě)正是 BFO 材料鐵(tiě)電性的來(lái)源。BFO 沿(yán)<111>方向具有(yǒu)～150 微庫cm /大小的自(zì)發極(jí)化(huà)，這一(yī)極化強度(dù)值大於絕(jué)大多(duō)數(shù)傳統鐵電(diàn)材料，因此它也是本(běn)文研究鐵電材(cái)料(liào)物(wù)性調(tiáo)控的重要(yào)研(yán)究(jiū)對象之(zhī)一(yī)。

人(rén)們(mén)找尋多(duō)鐵性材(cái)料的目(mù)的，是(shì)為(wéi)了實現電場(cháng)控(kòng)製磁(cí)化(huà)強度或磁場(cháng)控(kòng)製電(diàn)極(jí)化大小(xiǎo)。這種(zhǒng)相(xiāng)互控製(zhì)被(bèi)稱(chēng)作磁(cí)電耦(ǒu)合(hé)。然而，已知的多鐵(tiě)性材料多數(shù)磁電(diàn)共(gòng)存(cún)的溫(wēn)度(dù)都很低（室(shì)溫一(yī)下），且溫(wēn)度範(fàn)圍窄(zhǎi)，不(bù)穩定。而(ér)室溫(wēn)多(duō)鐵材料 BFO 自身(shēn)為鐵電反鐵磁(cí)材(cái)料(liào)，其磁(cí)電耦(ǒu)合(hé)強度(dù)十分(fēn)弱(ruò)。因(yīn)此(cǐ)，許(xǔ)多人(rén)把目(mù)光投向復合(hé)多(duō)鐵材料(liào)。即利(lì)用可(kě)控(kòng)的薄膜生長(cháng)技(jì)術，同(tóng)時生(shēng)長(cháng)鐵電，鐵磁(cí)兩(liǎng)種(zhǒng)材(cái)料，並(bìng)利用(yòng)兩種(zhǒng)材料之間的應力耦合(hé)或交(jiāo)換偏執(zhí)作(zuò)用實(shí)現(xiàn)磁(cí)電的(dí)間接(jiē)耦合。例如
：在單相(xiāng)多鐵(tiě)材(cái)料 BFO 或傳(chuán)統鐵(tiě)電(diàn)材(cái)料 BaTiO3 上(shàng)，生(shēng)長鐵磁(cí)性薄膜 La0.7Sr0.3MnO3，CoFe，Co 等。如(rú)圖(tú) 1.5 所(suǒ)示利(lì)用(yòng)兩種材(cái)料(liào)界(jiè)麵處(chǔ)不(bù)同自由度之間(jiān)的耦合，實現(xiàn)上(shàng)下兩(liǎng)種材(cái)料(liào)之間(jiān)的(dí)磁電耦(ǒu)合。