多铁性材料作为一种新型多功能材料，在电子器件的研究领域具有广阔的应用前景,吸引了越来越多的研究者的关注。但是单相多铁材料缺很罕见。因此人们考虑可以通过对铁电材料进行掺杂来获得同时具有铁磁性和铁电性的材料。LiNbO3是一种十分优良的铁电材料，因此可以将过渡金属元素掺杂到铁电材料LiNbO3薄膜中，从而使铁电体中具有磁性。但是传统的磁性3d过渡族元素掺杂LiNbO3容易形成铁磁性的第二相及团簇。而非磁性元素掺杂LiNbO3可以很好的避免这一弊端，是研究掺杂稀磁半导体的磁性机理和来源的理想体系。因此本论文利用射频磁控溅射的方法在SiO2/Si(111)基底上分别制备了非磁性元素Ca、Ba、Cu掺杂的LiNbO3薄膜。利用X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱仪(XPS)和X射线吸收精细结构(XAFS)技术分析了薄膜的晶体结构、组分含量、价态和吸收原子的局域结构，采用VSM分析了薄膜的室温铁磁性，采用Agilent4294A阻抗分析仪和TF2000铁电分析仪测试了薄膜的铁电性能，得到以下结果：（1）研究了不同掺杂浓度及不同退火温度对Ca掺杂LiNbO3薄膜晶体结构、局域结构、铁磁性、铁电性的影响。结果表明Ca掺杂LiNbO3薄膜中没有Ca团簇和相关的氧化物第二相存在，Ca掺杂LiNbO3薄膜中的Ca以Ca2+形式存在。所有的Ca掺杂LiNbO3薄膜均具有明显的室温铁磁性，样品的磁性随着Ca掺杂浓度的增加而增大，当Ca的掺杂量为3at.%时，饱和磁化强度达到最大值4.8emu/cm3。相同掺杂浓度的薄膜经过不同温度退火后，薄膜的饱和磁化强度随着退火温度的升高而减小。由于薄膜的晶体结构随着退火温度的升高而完善，导致氧空位浓度随着退火温度的升高而降低，研究认为薄膜中的氧空位是影响薄膜磁性的主要因素。Ca掺杂LiNbO3薄膜的介电常数和介电损耗都随着掺杂浓度的升高而减小，其铁电居里温度(675K)比纯LiNbO3薄膜的(733K)低。（2）研究了不同掺杂浓度的Ba对薄膜晶体结构、局域结构、铁磁性、铁电性能的影响。研究结果表明Ba掺杂LiNbO3薄膜中没有Ba团簇和相关的第二相氧化物存在，Ba掺杂LiNbO3薄膜中的Ba以Ba2+形式存在。掺杂LiNbO3薄膜中Ba的L3边的XANES谱说明Ba在薄膜中是以单一价态的离子态存在的。4.1at.%Ba掺杂LiNbO3薄膜的BaL3边XANES实验谱和计算谱线对比表明，Ba在LiNbO3晶格中在占据Nb位的同时引入一个氧空位。所有的Ba掺杂LiNbO3薄膜都具有室温铁磁性，饱和磁化强度随着Ba掺杂浓度的增加而增大，当掺杂量达到6.2at.%时，其饱和磁化强度为最大值2.2emu/cm3。薄膜室温铁磁性来源符合d0-铁磁性模型。Ba掺杂LiNbO3薄膜的介电常数和介电损耗都随着掺杂浓度的升高而减小，铁电居里温度(650K)比纯LiNbO3薄膜的(733K)低。（3）研究了不同掺杂浓度的Cu对薄膜晶体结构、局域结构、铁磁性、铁电性能的影响。研究结果表明Cu在掺杂的LiNbO3薄膜中是以Cu2+形式存在的，Cu掺杂的薄膜中没有Cu金属团簇和Cu氧化物存在。掺杂元素Cu的K边XANES实验谱和第一性原理计算谱线对比后发现，Cu在LiNbO3晶格占据的是Nb位同时引入了氧空位。因为Cu离子的价态与Nb离子的不同，因此Cu离子是取代Nb位后导致氧空位形成来保持晶体中的电荷平衡。所有的Cu掺杂LiNbO3薄膜都有室温铁磁性，饱和磁化强度随着Cu掺杂浓度的增加而增大，当掺杂量为3.2at.%时，其饱和磁化强度达到最大值2.4emu/cm3。薄膜室温铁磁性来源符合氧空位的束缚磁极子机制。Cu掺杂LiNbO3薄膜的介电常数随着掺杂浓度的增加先增大后减小，介电损耗随着掺杂浓度的升高而减小，铁电居里温度(649K)比纯LiNbO3薄膜的(733K)低。