多铁性复合材料的研究进展
《Bi5Ti3FeO15基薄膜的多铁性与铁电光伏效应》范文
《Bi5Ti3FeO15基薄膜的多铁性与铁电光伏效应》篇一一、引言随着现代科技的发展，多铁性材料因其独特的物理性质和潜在的应用前景，在材料科学领域中受到了广泛的关注。
Bi5Ti3FeO15基薄膜作为一种典型的多铁性材料，其铁电性、铁磁性和反铁磁性等性质，使得它在信息存储、传感器和能量转换等方面有着广泛的应用。
本文将探讨Bi5Ti3FeO15基薄膜的多铁性质以及其铁电光伏效应。
二、Bi5Ti3FeO15基薄膜的制备与结构Bi5Ti3FeO15基薄膜的制备通常采用溶胶-凝胶法、脉冲激光沉积法等方法。
其结构主要由Bi-O层、Ti-O层和Fe-O层组成，具有复杂的层状结构。
这种结构使得Bi5Ti3FeO15基薄膜具有优异的铁电性能和磁性能。
三、多铁性质多铁性质是Bi5Ti3FeO15基薄膜的重要特性之一。
该材料具有铁电性、铁磁性和反铁磁性等性质，使得它在多铁性材料中具有独特的地位。
铁电性表现为在外加电场的作用下，薄膜内部出现自发极化，具有记忆和存储电荷的能力。
而铁磁性和反铁磁性则使得该材料在磁性存储和传感器等方面有着潜在的应用价值。
四、铁电光伏效应Bi5Ti3FeO15基薄膜还具有显著的铁电光伏效应。
在光的作用下，薄膜内部的电子发生跃迁，产生光电流。
这种光伏效应主要归因于材料的铁电性、光生电荷分离以及内建电场的存在。
在光伏器件中，利用该效应可以实现光能到电能的转换，从而提高器件的能量转换效率。
五、应用前景由于Bi5Ti3FeO15基薄膜具有多铁性质和显著的铁电光伏效应，使得它在许多领域具有广泛的应用前景。
例如，在信息存储领域，利用其铁电性质可以实现高速、低功耗的非易失性存储器；在传感器领域，利用其磁性和光敏性可以构建高性能的传感器；在能源领域，利用其光伏效应可以用于太阳能电池和光电探测器等。
此外，Bi5Ti3FeO15基薄膜还可以与其他材料结合，形成复合材料，进一步提高其性能和应用范围。
六、结论本文详细介绍了Bi5Ti3FeO15基薄膜的多铁性质和铁电光伏效应。
多铁性复合薄膜的结构及2—2型双层复合磁电薄膜的制备方法
合铁电／ 压电材料和磁致伸缩材料 ，以两相之间
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一
起的磁电材料就是多铁性磁 电复合材料 。
结构的多 晶复合 薄膜。但该薄 膜的缺点是磁性
相 颗 粒容 易发 生 渗流 而连 通在 一起 ， 低 电阻 的 则 磁 性相 会 引起 薄膜 的整 体 漏 导 ， 致 观 测 到 正磁 导 电效应 有 误 ， 至观 测不 到正 磁 电效 应 。 甚
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多铁 性 材 料 是 指 材 料 的 同 一 个 相 中包 含 两 种及 两种 以上 铁 的基 本 性 能 ， 些 铁 的基 本 性 能 这
包括 铁 电性 、 铁磁 性 和铁 弹 性 ¨ 。最 早 研 究 的多 ｊ
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收稿 日期 ：０ ９—１ —２ ２０ １ ４
铁磁电复合材料BiFeO3的研究及发展
目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)1引言 (1)2 BiFeO3的结构 (2)3 BiFeO3陶瓷与薄膜的制备工艺 (2)3.1 BiFeO3陶瓷的制备 (2)3.2 BiFeO3薄膜的制备 (3)4 掺杂改性 (4)4.1稀土掺杂改性 (4)4.2 BiFeO3与其他ABO3型钙钛矿结构的铁电材料固熔体系 (5)5 结论 (6)参考文献 (6)铁磁电复合材料BiFeO及研究进展3姓名：武少华学号：20075040098单位：物理电子工程学院专业：物理学指导老师：秦萍职称：副教授摘要：BiFeO3是一种室温下同时具有铁磁性和铁电性的铁磁电材料之一，在信息存储、传感器和自旋电子器件等方面都有潜在的应用前景。
本文综述了BiFeO3的结构、陶瓷与薄膜的制备工艺、掺杂改性，并展望了BiFeO3铁磁电材料今后的研究和发展趋势。
关键词：铁磁电材料；掺杂改性；磁电效应Progress in Study on Ferroelectromagnetics BiFeO3 Abstract: BiFeO3 is one of ferroelectromagnetics with ferromagnetism and ferroelec- tricity at room temperature，which has potential applications in the information storage，sensors，spin electronic devices，and other aspects．This paper not only discusses the struc- ture，ceramics and thin film technology，doped of BiFeO3，but also prospects BiFeO3 ferroelectromagnetics for future research and development trends．Keywords: Ferroelectromagnetics；Doped to change the nature；Magnetoelectric effect1 引言铁磁电材料是一种因结构参数有序而导致铁电性、磁性同时存在并具有磁电耦合性质[1]的材料，它在探索新型信息存储器、自旋电子器件和设备等方面有着潜在的应用前景。
Co_3O_4-Bi_2O_3-Ta_2O_5体系中新型多铁性化合物的探究
Co 3O 4-Bi 2O 3-Ta 2O 5体系中新型多铁性化合物的探究李想(北京市十一学校)相图法是探索新型化合物存在性的一个行之有效的方法。
本课题希望利用这一方法来找到新型的多铁性的化合物:用高温固相法合成了该体系的各种样品,用粉末X 射线衍射确定了其中的物相,经分析得到了各个化合物的相关系,并初步确定了这个三元相区里的相关系。
多铁性材料固相反应粉末衍射固溶区多铁性材料(mu ltiferroics)是一种新型多功能材料,具有共存的铁电性和磁性,并且它们之间存在强烈的耦合。
磁性材料与电子材料的发展渗透于现代技术的各个领域中,器件小型化的发展趋势导致人们对集电与磁性于一身的多功能材料研究兴趣的日益提高。
多铁性材料就是这样的一种多功能材料,目前正受到越来越多的关注。
一、多铁性材料的研究现状自然界中只有很少数的单相物质具有这种特殊的强磁电耦合效应。
沿用Van Such telen 的思想,人们制备了一系列具有磁电耦合效应的异质结构,主要有铁电、铁磁单相材料的复合压层、嵌入式和混合型复合材料及超晶格结构材料。
压电相采用Bi T i O 3和PZ T 系列,压磁相则采用绝缘性很好、磁致伸缩系数较大的尖晶石如Co F e 2O 4等或超磁致伸缩材料如Ter -f eno l 2-D 等,可以在合适的衬底上沉积形式不同的薄膜结构,也可以用PL D 制成超晶格结构。
二、课题的设计思想本课题通过设计在同一个化合物中同时引入磁性离子Co 3+和具有孤对电子的Bi 3+,从而期望得到同时具有磁性和铁电性的新型单相的多铁性化合物。
于是我们利用相图法对这一体系进行了研究:用高温固相法合成了该体系的各种样品,用粉末X 射线衍射确定其中的物相,从而进一步分析其中各个化合物的相关系并判定其中是否存在新的化合物。
如果存在新的化合物,我们将利用粉末X 射线衍射的数据结合电子衍射等方法来确定化合物的结构,并通过电性和磁性的测量来检验该化合物是否是多铁性的化合物。
掺镧铁酸铋及其复合材料的制备和性能研究
掺镧铁酸铋及其复合材料的制备和性能研究掺镧铁酸铋及其复合材料的制备和性能研究摘要：掺镧铁酸铋（BiFeO3）是一种多铁性材料，具有优异的铁电与铁磁性能，因此在电子器件和存储器件中具有广阔的应用前景。
本文着重研究了掺镧铁酸铋及其复合材料的制备方法，通过不同的制备工艺和实验条件控制，同时对其性能进行了研究。
1. 引言随着人们对电子学和信息科学的需求增加，多铁性材料成为研究的热点之一。
掺杂稀土元素是制备优质多铁性材料的重要手段之一。
掺镧铁酸铋由于其独特的物理性质和广泛的应用前景，成为掺杂稀土元素的常用材料之一。
本文主要研究了掺镧铁酸铋及其复合材料的合成方法和性能表征。
2. 方法与实验2.1 掺镧铁酸铋的制备方法本文采用溶胶-凝胶法制备掺镧铁酸铋材料，首先将Bi(NO3)3·5H2O、Fe(NO3)3·9H2O和La(NO3)3·6H2O溶解在乙二醇中，得到混合溶液。
然后加入乳化剂、络合剂和水解剂，反应6小时后，沉淀物经洗涤、分离、烘干得到掺镧铁酸铋。
为了研究不同掺杂量的影响，我们制备了不同摩尔比的掺镧铁酸铋样品。
2.2 掺镧铁酸铋复合材料的制备方法本文通过固态反应法制备了掺镧铁酸铋复合材料。
首先将掺镧铁酸铋和其他适宜的材料混合，然后放入烧结炉中，在高温下进行烧结。
通过烧结工艺的不同、温度和时间的控制，我们制备了不同的复合材料。
3. 结果与讨论通过SEM观察，我们发现制备的掺镧铁酸铋样品颗粒均匀，并且颗粒相对均一。
XRD测试结果表明样品为块体结构，并得到了掺杂元素的信息。
制备的复合材料中，掺杂元素被均匀分布在基体中，形成了较好的界面结合。
同时，通过测试掺镧铁酸铋的铁电和铁磁性能，我们发现其具有优异的性能指标。
4. 结论本文通过溶胶-凝胶法和固态反应法制备了掺镧铁酸铋及其复合材料，并对其性能进行了研究。
研究结果表明，制备方法和工艺条件对材料的结构和性能具有重要影响。
掺镧铁酸铋及其复合材料具有多铁性等良好性能，展示出了广阔的应用前景。
复合多铁体1 -xBi0.85La0.15Fe03-xCoFe204性能的研究
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald126该文采用固相反应法制备了1-xBi 0.85La 0.15FeO 3-xCoFe 2O 4，系列复合样品。
并对每批样品的物相结构、磁性能、介电性能以及部分样品的铁电性进行了研究。
复合样品中没有杂相出现，说明两相间没有发生反应，随着铁磁相逐渐增多，铁磁相的峰逐渐增强，磁特性逐渐增大。
且复合系列样品，在x=0.1时，能观测到很好的P -E曲线，饱和极化强度P s 和剩余极化强度Pr 都比单相的Bi 0.8La 0.2Fe O 3要大，介电常数ε随着x的增加而减小。
多铁性材料是一种同时具有铁电、铁磁以及铁弹中两者或是两者以上之间能够发生耦合的多功能材料，同时也包括反铁磁性和反铁电性等。
在该材料中，铁电和铁磁之间的耦合作用使得电场控制磁数据存储或磁场控制铁电数据存储成为可能[1-10]。
近些年，多铁的研究在材料界里是一个非常活跃的课题[11]。
将压磁和压电两相按照合适的组合能够产生理想的ME特性。
单相材料低的M E 耦合系数，以及磁电耦合只能在低温尤其是制冷温度范围内起作用，这就使得单相材料在实际应用中非常具有局限性。
由于实际生活的这些需要，就促使了我们对复合材料的探索。
制作陶瓷复合材料的主要优势是制作过程简单，成本低廉，而且容易控制相与相之间的摩尔比、颗粒大小以及密度。
主要问题是在烧结过程中应防止铁电相和铁磁相之间发生反应，导致弱的电特性。
在本文中，我们采用固相法制备了1-xBi 0.85L a 0.15Fe O 3-x Co Fe 2O 4,系列复合样品，并对此系列复合样品的结构、磁性能、介电性能和铁电性能性能进行了研究。
1 样品的制备过程本文主要选取了几种氧化物F e 2O 3(99%),Bi 2O 3(99%),L a 2O 3(98%),称量前先在600o C干燥5h),Co 2O 3(99%),Cu O (99%),MnO 2(85%),ZnO 2(99%)为原料，先制备出铁电相的B L F O系列样品和铁磁相得CoFe 2O 4,CuFe 2O 4,Zn 0.6Mn 0.4Fe 2O 4系列样品。
铁酸铋微波吸收性能的研究进展
电磁波，并通过吸波材料的介质损耗电磁波的能 量，使它转化为其他形式的能量。吸波材料一般 由基体材料（或粘接剂）与吸收介质（吸收剂） 复合而成 [5]。 一种良好的吸波材料必须具备两个基本条 件：其一，考虑电磁匹配特性，当电磁波入射到 吸波材料表面时，吸波材料吸收电磁波能量，减 少电磁波的反射；其二，考虑吸波材料的衰减特 性， 即要求电磁波一进入材料内部就要设法吸收 和减少电磁波能量 [6]。 吸波材料的吸波性能常常用宏观的电磁理 论研究分析，在工程上也通常使用材料的宏观的
式 (3) 中的 tan E 和 tan M 分别为电损耗角的正切 和磁损耗角的正切，表示电损耗和磁损耗的大 小。 和 表示在电场或磁场作用下产生极化或 磁化程度的变量； 和 分别表示在外加电场 和磁场作用下材料电偶极矩和磁耦极矩发生重 新排列引起的损耗的量度 [7] 。 tan 随 和 的 增大而增大，即 和 越大，越有利于电磁波 的损耗。因此，提高吸波材料吸波性能的主要途 径是提高吸波材料的电损耗和磁损耗。
料的微波电磁性能 发现 BiFeO3 通过对本征 BiFeO3 陶瓷的研究，
-56-பைடு நூலகம்
张晓峰，等：铁酸铋微波吸收性能的研究进展 Sun W H 等研究了 PMMA/BiFe1-xSmxO3 复合 材料的微波屏蔽特性，发现 BiFe1-xSmxO3 的磁性 对 PMMA/BiFe1-xSmxO3 的微波屏蔽效应具有显著 影响
第 40 卷第 6 期 晶粒变形，增强了微波吸收性能 [16]。
唐山师范学院学报
2018 年 11 月
越高，介电损耗越大，并且氧空位缺陷弛豫作用 大于传统观点认为的漏电流的影响，反射率损耗 可达 23.3 dB。因此，铁酸铋可以用作高温吸波 材料 [17]。
多铁磁电复合材料—功能材料领域的闪亮新星
多铁磁电复合材料—功能材料领域的闪亮新星张荣芬;郭凯鑫;邓朝勇【摘要】在功能材料研究领域,人工复合的多铁磁电材料因具有室温环境下特殊的磁电性能——铁电有序和铁磁有序共存及“磁-力-电”转换特性(磁电耦合效应),在磁传感器、换能器、微波器件、存储器等方面有着十分诱人的实用价值与应用前景.本文在回顾多铁磁电复合材料背景知识的基础上,重点介绍磁电复合材料磁电耦合机理、设计原理、制备方法与研究现状、理论分析方法与磁电效应表征方法相关内容,最后总结、展望多铁磁电复合材料未来研究中的一些重要问题.【期刊名称】《贵州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2015(032)005【总页数】7页(P49-54,65)【关键词】多铁磁电复合材料;磁电效应;磁电复合薄膜,功能材料【作者】张荣芬;郭凯鑫;邓朝勇【作者单位】贵州大学大数据与信息工程学院,贵州省电子功能复合材料特色重点实验室,贵州贵阳550025;贵州大学大数据与信息工程学院,贵州省电子功能复合材料特色重点实验室,贵州贵阳550025;贵州大学大数据与信息工程学院,贵州省电子功能复合材料特色重点实验室,贵州贵阳550025【正文语种】中文【中图分类】TM282今天，信息技术飞速发展，使得能源、环境及生产等对材料性能的集成或多样化提出了更高的要求。
功能材料(multifunctional materials)因此得到了快速发展，各种新型功能材料不断问世，制备工具与工艺技术也日新月异，在能源、通讯、航天航空、军事等领域发挥着越来越重要的作用。
其中，多铁性(multiferroic)磁电复合材料除了同时具有室温铁电性和铁磁性以外，还具有特殊的磁电效应(magnetoelectric effect，简称为ME effect)，因此可以极大地拓展其应用范围，在磁场探测器、电磁调谐微波器件、多态存储器以及一些磁、力、电三重响应的多功能器件领域展现了独特的魅力与应用前景，在短短的10 多年里得到人们的广泛研究与关注，逐渐成为一颗耀眼的明星［1，2］。
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多铁性复合材料的研究进展及前景摘要：该种材料主要是将铁电相和铁磁相的片状材料通过粘合剂粘合而成，从早期的铁电相和铁磁相两层结构，到铁电-铁磁-铁电的三层结构。
一般而言，要产生磁电耦合效应，其原理是铁磁相在磁场的作用下产生磁致伸缩，再通过压、拉铁电相产生电极化。
关键词：多铁性复合材料，铁电相，铁磁相，磁电效应引言多铁性材料是指同时展现两种或两种以上铁的基本性能，如铁磁性、铁电性和铁弹性。
在多铁性材料中，不同的铁性能能够产生一些新的效应，如磁电效应[1-3]、磁介效应。
正是由于这些新的效应，使得多铁性材料具有非常潜在的应用前景，可广泛用于转换器、传感器、电容器和存储设备等。
这也是越来越多的研究人员从事这项研究的主要原因。
一般而言，多铁性材料主要分为三种：单相材料、颗粒复合材料和层状（薄膜）复合材料。
其中后两项可统称为多铁性复合材料。
磁电效应（又称ME效应）是多铁性材料的一个重要实际应用，磁电效应又可定义为“磁-机械力-电介”的一个耦合效应（又称磁电耦合效应）。
即，在磁场的作用下，铁磁相由于磁致伸缩产生形变，从而对压电相产生力的作用而产生电极化现象，这种耦合的结果是在材料的两端产生一个电压差。
而对于单相的多铁性材料而言，由于其磁电耦合系数一般比较小，并且只能在低温下才能显现出来，所以离实际应用还有很远的差距。
最新有研究报道单相多铁性材料Bi0.87La0.05Tb0.08FeO3的磁电耦合系数为。
这是最近有报道的最大值。
因此，越来越多的人将目光集中在多铁性复合材料上，多铁性复合材料的研究也成为当前材料领域的一个研究热点。
最早的多铁性复合材料研究可追寻到20世纪70年代。
这种复合材料是将铁电相BaTiO3和铁磁相CoFe2O4的颗粒均匀混合后烧结而成。
随后，各种不同的复合材料被不断制备出来，如NiFe2O4和Pb(Zr0.52Ti0.48)O3（NFO/PZT）、Pb(Zr0.52Ti0.48)O3和NiFe1.9Mn0.1O4(PZT-NFM)等。
研究也不再局限于将两相材料颗粒混合烧结，而出现了层状复合，三相复合等。
归纳起来，多铁性复合材料可以分为以下四种。
铁电相和铁磁相的颗粒复合材料主要是将铁磁磁致伸缩相和铁电压电相的纳米颗粒混合，通过烧结形成多铁性陶瓷材料。
在研究方面，主要是为了追求较好的铁磁和铁电性能，比如软铁磁性、大的介电常数和磁电耦合系数等。
在选取两种复合材料时一般应尽量遵循以下原则：（1）两种复合相的比例要适中；（2）复合力度要均匀合适；（3）压电相的压电系数和磁致伸缩相的磁致伸缩系数要大；（4）采取恰当的极化措施对磁电转换效应影响很大；（5）压电相必须具有较高的电阻特性。
因此，对于此类复合材料而言，研究主要集中在以下几个方面：首先是两相的比例和烧结温度；其次是寻求磁致伸缩系数高的铁磁相和压电系数高的铁电相；此外，颗粒的大小也是不可忽视的。
这种制备方法较为简单，磁电耦合系数较高，可以达到上百，并且两相配比简单，烧结温度容易控制。
烧结工艺比较简单，材料成本比较低，在烧结过程中铁电相与铁磁相一般要求不发生化学反应。
铁电相和铁磁相的层状复合材料，该种材料主要是将铁电相和铁磁相的片状材料通过粘合剂粘合而成，从早期的铁电相和铁磁相两层结构，到铁电-铁磁-铁电的三层结构。
一般而言，要产生磁电耦合效应，其原理是铁磁相在磁场的作用下产生磁致伸缩，再通过压、拉铁电相产生电极化。
而产生电极化的前提条件是要求材料必须是绝缘体，即电阻越大越好。
而一般的铁磁相电阻相对较小，这也是铁电相和铁磁相的颗粒复合材料容易产生漏电流的原因。
采用绝缘粘合剂将铁电相和铁磁相粘在一起的方法，可以有效防止漏电流的产生。
层状磁电复合材料的主要特点是材料结构简单，制备方法简单，最主要的优点是可以得到很大的磁电耦合系数，室温下可达到几个甚至几十，远远高于颗粒复合材料的值。
加入聚合物的铁电相和铁磁相的复合材料，一般是将铁电相和铁磁相混合入聚合物中，又可称之为聚合物固化法，该种方法也可以增大材料的电阻，从而有利于电极化的产生。
早期研究主要是将铁电相和铁磁相的颗粒均匀混入聚合物中进行固化。
随后，清华大学南策文研究小组在研究铁电相和铁磁相的层状复合材料的基础上，将铁电材料PZT做成棒状结构，然后植入由稀土合金(Tb,Dy)Fe2(Terfenol-D)和树脂混合而成的基体中，又称之为1-3型结构，如图1所示。
这种结构可以产生较大的磁电效应，可达，是该小组早期研究的一般三相混合物（Terfeno1-D、PZT、PVDF聚合物）的4-8倍，这离实际运用更进了一步，并且还有一个显著的特点，就是在高频下，存在电机共振现象。
图1 铁电材料1-3型结构薄膜复合材料，薄膜复合材料可分为两种，第一种是在铁电相（一般是单晶）镀上铁磁相薄膜或铁磁相（一般是单晶）镀上铁电相薄膜；第二种是在基片上间隔着镀上铁电相和铁磁相的双层膜或多层。
镀膜的方法有很多种，常用的有匀胶法、磁控溅射法、脉冲激光沉积法等。
一般而言，薄膜复合材料的磁电效应不太明显，受膜的特性影响，实用性不强。
但对于研究材料的某些物理性质而言，薄膜材料具有独到的优点。
目前，已报道的多铁性材料主要集中在一些无机化合物上，因此，研究易于进行设计和修饰的分子基多铁性材料受到很多关注。
最近，在国家自然科学基金委、科技部重大科学研究计划、中国科学院的大力支持下，中科院有机固体院重点实验室科研人员与东南大学科学家合作，在多铁性分子材料研究领域取得了创新性研究成果，其结果发表在《美国化学会志》（JACS）上。
图2 手性Schiff碱配体R-和S-H3L(a)及R-1和S-1的CD谱(b)图3 R-1和S-1的金属骨架图4 R-1的变温χT曲线(a) 及R-1的室温电滞回线(b)该实验室科研人员利用两个新的纯手性Schiff 碱多齿配体（R-和S-H3L，见图2）去构筑得到了由呈现C3对称的达到纳米尺度的二十二核锰簇{[MnIII3MnII(O)(H2O)3(L)3]4[MnIII6Cl4O4]}做阳离子而呈现C3对称的三核锰簇[MnIII3O(H2O)3(L)3] 做阴离子的两单元分立的纯手性混合价锰簇合物（R-1和S-1，其金属骨架如图3所示），这两个纯手性化合物均结晶于纯手性空间群R3，属于极性点群3，能满足产生铁电性的必要条件，而且它们还易溶于有机溶剂，CD谱也表明了它们是一对对映异构体。
测试分析表明它们不但呈现铁磁性，而且在室温就观察到电滞回线（图4），交流变温电介常数的测定证实了它们是铁电体。
它们是首例铁磁性和铁电性共存的纳米尺度混合价锰簇合物。
这种通过手性Schiff 碱配体去构筑极性锰簇合物的方法，为多铁性分子材料的研究开辟了新的途径和提供了新的思路。
2007年7月10日～12日，以“多铁性材料的发展与挑战”为主题的香山科学会议第306次学术讨论会在北京召开。
清华大学的南策文教授、南京大学的刘俊明教授、中国科技大学的李晓光教授和浙江大学的陈湘明教授担任会议执行主席。
来自国内外25个单位的40余位专家学者参加了会议。
会议围绕BiFeO3及其它单相多铁性材料、多铁性复合材料、磁介电材料及相关问题、庞磁电阻氧化物等4个中心议题进行了学术交流和深入讨论。
南京大学的闵乃本教授应邀作了“铁电超晶格材料的研究”的主题评述报告。
他指出：多铁性材料具有重要的科学内涵和重大的应用前景，它包含铁磁学、铁电学、铁弹学等诸多科学问题，涉及过渡族金属氧化物，ABO3钙钛矿结构的强关联体系等，以及自旋序、电荷序、轨道序、量子调控和畴工程学等多尺度问题，是一个跨学科、非常热门的前沿研究领域。
他从介电体超晶格的构造、制备与表征出发，详细介绍了介电体超晶格光学效应、介电体超晶格声学效应，以及微波与超晶格振动的耦合与极化激元几个热点问题；介绍了介电体超晶格中弹性散射与非弹性散射的准位相匹配理论和一些应用实例。
他结合自己课题组二十几年的研究历程，从铁电超晶格基本概念的提出，到基本规律的建立，基本效应的实现和全新器件的研制开发全过程的介绍，展示了他们开展科学研究的方法和理念，使与会专家受到很大的启发与教育。
多铁性材料研究领域的科学问题，有如序参量的调控与翻转问题；关联体系的理论、多尺度计算技术与材料设计；新的实验与表征技术的发展与建设；材料制备问题（高质量样品的制备）；畴工程学问题与缺陷控制；尺寸效应与组装技术；同时，面向应用也存在诸多的挑战：如与半导体工艺的结合问题，多铁性中重视Si基片本身的性能集成；向高温低场方向的发展；及应用到底向何去处等。
对于单相材料体系则存在：BFO体系目前面临的问题；自旋失措体系的前景；可能的新体系、微结构与性能表征技术。
对于磁电复合体系存在：新型块体复合结构、设计、制备与应用；应用导向的低维化制备技术；多尺度材料设计理论。
对于巨磁介电体系存在：巨介电的新现象及机理（目前对于这一领域还未弄清楚）；室温磁介电效应的探索与可能调控途径；结合具有应用目标的微波区段进一步研究。
而对于锰氧化物体系：新材料与多重序参量的耦合；场致磁电行为的调控（对CMR效应赖以支持的基础，以应用为导向的CER问题）；磁存储应用中的应用基础问题（如温度和磁场问题）等。
对于该领域的一些关键技术，专家们也提出了1）制备技术：包括极端试验条件的建立与发展，新的制备技术；高质量的样品的制备；2）表征技术：微观序参量和性能的表征，激光表征技术；同步辐射的利用；缺陷问题(如氧空位等)；设备自制技术；畴工程；界面工程；理论与计算方法。
3）与应用相关的技术：如基于CER效应的存储效应、传感与驱动问题在微波区段的实际应用、新的应用可能性与器件物理设计等。
专家们针对多铁性材料的发展趋势，认为今后的重点应该集中在以下几个方面：新材料的发现、新结构的设计；发展新材料体系；三角对称之外的单相与铁电/自旋超晶格；新理论的提出与推广：非本征的效应问题和强场下的效应；新的表征手段和畴工程技术；应尽可能的根据需求导向，寻找新的应用支持，开展应用驱动下的基础研究应用前景展望多铁性的研究是目前凝聚态物理及材料科学中的研究新领域；有着丰富的材料科学与物理共同的研究课题，并且有着可预期的广阔应用前景。
首先，外部电场对自旋序的调控和外磁场对电极化的调控，使得人们在基于电荷序和自旋序设计的器件之外有了一个新的自由度来设计新器件；其次，磁电耦合使得多于双态存储记录成为可能（如利用电极化来实现写入而利用磁场来读出）。
即在磁场的作用下可以产生磁化强度和电极化强度，在电场的作用下可产生电极化强度和磁化强度，因而可以制成多种新型磁控或电控或同时磁控一电控器件。
而对于铁电一铁磁性材料，不但具有磁电效应而且还具有铁电性(或反铁电性)和铁磁性(或反铁磁性)，因而可具有较高的介电常数和高的磁导率，所以可以制成小型或者微型的多功能电磁器件。