- 选题背景和意义：
过渡金属具有特殊的晶体结构和丰富的物理性质，比如磁性等。不同于磁性氧化物或金属合金，过渡金属氟化物中存在着丰富的室温铁电体、磁电材料、单相多铁材料等。这些材料在诸多领域中潜在的巨大应用价值受到人们的广泛关注和研究。目前，探索磁性铁电材料的研究大部分都集中在钙钛矿结构氧化物中，但遗憾的是，在已经发现的许多磁性材料和铁电材料之间很少有重合之处。这是因为在钙钛矿氧化物中，铁电性和磁性对金属离子d轨道填充方式的要求相互矛盾。然而，氟化物领域中存在数百种天然的磁性铁电体，如BaMF4（M=Mn、Fe、Co、Ni、Cu），A5B3F19( A = Sr、Ba; B = Fe、V、Cr、Mn、Ga)等体系。高电负性的F与过渡金属离子形成的离子键有可能打破氧化物中的d0准则。在这些室温铁电材料中，不少铁电性来源于3d金属磁性离子的位移，但由于种种原因其本征的磁性并没有得到人们的关注。因此，过渡金属氟化物领域中室温铁电体的磁性研究显得尤为重要。
磁有序和电有序共存的多铁磁电材料因其在传感器、信息存储、能量捕获和自旋电子学等诸多领域中极大的应用价值而受到了人们的广泛关注。与传统的钙钛矿氧化物相比，氟化物中的氟离子的电负性更强，与过渡金属形成的晶体结构也更为复杂多样，并且在许多氟化物材料体系当中磁性和铁电完全可以和谐共存。因而氟化物材料领域当中的多铁性和磁电耦合效应的研究具有极高的物理意义和研究价值。
- 课题关键问题及难点：
目前在全球范围内的氟化物多铁研究中出现氟化物几乎都是基于多晶样品的表征，还没有形成一个通用可行的制备方法。虽然，理论上氟化物中有着丰富的单相多铁材料，但是实验方面的工作却非常缺乏。因此，多年来过渡金属氟化物材料的合成一直是一个重点和难点问题。所以，我们致力于开发更简单且适用于多种材料体系的合成方法，力求突破当下过渡金属氟化物的制备难题。我们通过结晶水辅助的低温固相法制备电荷有序的氟化物单相多铁材料，然后对所得材料进行基本结构表征并展开多铁性研究。
- 文献综述（或调研报告）：
早期，过渡金属氟化物多铁材料的制备条件及其苛刻。随着近年来低温生长条件的探索和发展，结晶水辅助的低温固相法已然成为一种制备氟化物多铁材料的有效手段，不仅成本低廉，而且对环境更加友好。
多铁性材料的研究比较公认的开端可以追溯到上世纪50年代末Dzyaloshinskii对固体中磁电耦合效应的理论预言，并很快实验上在60年代初在过渡金属氧化物Cr2O3得到验证。但是，一系列实验研究表明，该类磁电耦合效应的强度非常微弱。随后断断续续，一直有科研人员对磁电耦合效应有所研究，但是研究的广度和深度却一直不愠不火。
多铁性概念是Schmid于1994年给出的，严格的多铁性材料是指铁磁性、铁电性和铁弹性中至少两种属性共存的单相材料。但之后的研究发现既要满足铁磁性又要满足铁电性条件的材料极为稀少，于是慢慢地，铁磁性的条件逐渐被放宽，还包括了反铁磁性等。
2000年，美国加州大学圣塔芭芭拉分校的Hill首先在理论上指出了多铁性材料稀少的原因。但很快，三年之后，一类新的磁致多铁性材料逐渐被井喷式地发现，多铁性材料的研究渐渐步入正轨。
所研究材料LiFe2F6的晶体结构，如图1所示，绿色小球代表锂离子，棕色小球代表铁离子，白蓝色小球代表氟离子，其中每一层LiF2层和每两层Fe2F4层沿c轴有序地交替排列，每三层可独立地形成金红石结构，每一个单胞内共有七层，形成三金红石结构。室温及以下，LiFe2F6都处于四方相结构，且晶格常数基本保持不变，室温时有a=b=4.6740.002 Aring;，c=9.2980.005 Aring;，液氦温度时有a=b=4.6590.002 Aring;，c=9.2720.005 Aring;。由于Fe2 和Fe3 的散射因子相近，早期的X射线衍射以及中子衍射（图2）给出的结果无法分辨Fe2 和Fe3 的有序排列。
图1 高对称性LiFe2F6晶体结构图
图2 LiFe2F6样品中子衍射图像
