BiFeO₃ ist einer der vielseitigsten Funktionswerkstoffe auf Perovskitbasis. Es ist bekannt für seine multiferroischen Eigenschaften, die es auch bei Temperaturen weit über der Raumtemperatur beibehält, in Form einer Kopplung zwischen ferroelektrischer Polarisation und der antiferromagnetischen Ordnung. Mit der erfolgreichen Demonstration von einem direkten Umschalten der ferroelektrischen Domänen mittels eines elektrischen Feldes hat sich das Forschungsinteresse in BiFeO₃ stark verstärkt in den letzten Jahren, da es faszinierende Anwendungsmöglichkeiten bietet. Neben den magnetoelektrischen Eigenschaften ist BiFeO₃ auch piezoelektrisch, zeigt einen photovoltaischen Effekt und ist stark doppelbrechend. Außerdem werden keine giftigen und umweltproblematischen Komponenten wie bei Perovskiten auf Blei-Basis verwendet. Zu den möglichen Anwendungen gehören kleinere, schnellere und energieeffizientere digitale Speicher, da die Änderung der magnetischen Ausrichtung mittels Anlegens eines elektrischen Feldes und der magnetoelektrischen Koppelung viel weniger Energie benötigt, als wenn elektrischer Strom ein Magnetfeld erzeugt, um magnetische Domänen neu zu beschreiben. Angesichts der steigenden Nachfrage nach digitaler Datenspeicherung könnte dies ein wertvoller Beitrag zur Verringerung der Umweltbelastung durch geringeren Energieverbrauch sein. Weitere interessante Anwendungen sind Spinventile, Sensoren, spintronische- und optoelektronische Geräte Durch Dotierung und Verformung von BiFeO₃ lassen sich die Materialeigenschaften für Anwendungen abstimmen und verändern. Zum Beispiel kann das antiferromagnetische Verhalten in ein ferromagnetisches umgewandelt werden. Um Effekte im Material auf atomarer Ebene zu verstehen ist fortgeschrittene Transmissionselektronenmikroskopie eine der besten Methoden, da sie nicht nur strukturelle, sondern auch elementare und chemische Informationen liefert. Dies wird in dieser Arbeit mit Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen kombiniert, was große Synergieeffekte hervorbringt. Rasterelektronenmikroskopie, Röntgenbeugung, Röntgenphotoelektronen-Spektroskopie und Rasterkraftmikroskopie wurden zur zusätzlichen Charakterisierung der BiFeO₃-Dünnschichten eingesetzt. Diese Dissertation konzentriert sich auf Dünnschichten mit Ca als Dotierungs- oder Kodotierungselement, und enthält 3 Studien, die sich auf verschiedene Aspekte konzentrieren: • Die Entdeckung einer Segregation der Ca-Dotierelemente in Richtung der kompressiv gespannten Grenzfläche zwischen dem Ca- und Mn-kodotiertem Bismuthferritfilm und einem Strontiumtitanatsubstrat. Die Ca Segregation löst atomare und elektronische Strukturänderungen an der Grenzfläche aus. Die Verformung an der Grenzfläche wird entsprechend dem Ca-Konzentrationsgradienten verringert. Es werden Variationen im interplanaren Abstand sowie Sauerstoffleerstellen erzeugt. Das beobachtete Segregationsverhalten wird durch Dichtefunktionaltheorie-Berechnungen bestätigt. • Eine Studie über die Wechselwirkung von Sauerstoffleerstellen und ferroelektrischen Domänenwänden am Beispiel eines Ca-dotierten BiFeO₃-Films. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Sauerstoffleerstellen in plattenartigen Strukturen anhäufen, welche gleichzeitig negativ geladene Domänenwände darstellen, welche eine Startpunkt-zu-Startpunkt Konfiguration aufweisen. Die Distanz der plattenartigen Strukturen zueinander weist keine Periodizität auf und sie erscheinen sowohl in den Orientierungen parallel als auch senkrecht zur Grenzfläche. Innerhalb der plattenartigen Strukturen bilden die Sauerstoffleerstellen eindimensionale Kanäle in pseudokubischer [010]-Richtung, wobei eine Stelle viele Leerstellen enthält und die beiden Nebenstellen auf beiden Seiten nur wenige. Interessanterweise konnten keine Unterschiede in Struktur und Charakteristik zwischen beiden Orientierungen der plattenartigen Strukturen festgestellt werden. Ge