由于ABO₃型钙钛矿结构锰氧化物Ln1-xTxMn O3具有庞磁电阻效应和潜在的应用价值,在过去的三十年中这种材料得到广泛研究。在这种化合物中,Ln代表三价的稀土元素（Ln=La,Pr,Nd,...）,T代表二价的碱土元素（T=Sr,Ba,Ca,...）,Ln和T离子具有较大的离子半径占据A位,形成A子晶格,Mn离子具有较小的离子半径占据B位,形成B子晶格。传统的理论认为这类材料中全部的氧离子为-2价,Mn离子为三价和四价混合价态,对于这类材料的磁性和电输运性质,用超交换作用(沿Mn³⁺-O2--Mn³⁺离子链)和双交换作用(沿Mn³⁺-O2--Mn⁴⁺离子链)来进行解释,然而运用双交换和超交换作用模型不能拟合样品的实验磁矩随掺杂量x的变化关系。同时,当这类材料中的部分Mn被过渡金属离子替代后,对于其磁有序问题也存在很大争议。因此,进一步探究钙钛矿锰氧化物的磁有序特性就显得十分必要。考虑到氧化物中存在部分O-1离子,本课题组在研究尖晶石铁氧体磁有序时提出一个O2p巡游电子模型。在本文中,用O2p巡游电子模型解释钙钛矿锰氧化物的磁有序问题。一些学者对Pr_0.6Sr_0.4MnO₃样品的晶体结构和物理性能做了研究,但是对于A位Pr离子与B位Mn离子磁矩方向的关系以及样品的磁热曲线在低温时台阶下降的原因的讨论存在很大争议,因而有必要进一步澄清。本文利用溶胶-凝胶法制备了名义成分为Pr_0.6Sr_0.4M_xMn（1-x）O₃（0.00≤x≤0.30,M=Cr,Fe,Co,Ni）的系列样品。分别对样品的X射线光电子谱（XPS）、X射线衍射谱（XRD）、磁热曲线和10 K下的磁滞回线进行了研究。此外,还研究了样品的电输运性质。我们得到以下结果:（1）所有样品均属于单相正交钙钛矿结构,所属空间群为Pbnm;Pr_0.6Sr_0.4M_xMn（1-x）O₃（M=Cr,Co,Ni）系列样品的晶胞体积v随掺杂量x的增加而减小;Pr_0.6Sr_0.4Fe_xMn_1-xO₃样品的晶胞体积v随掺杂量x的增加而增大。各系列样品的晶粒粒径均大于或等于100 nm,因此可以忽略表面效应对样品磁性的影响。（2）研究了多晶样品Pr_0.6Sr_0.4MnO₃、SrMnO₃和Pr₂O₃的XPS。其中O1s谱用束缚能从低到高的2个对称峰拟合,分别对应O2-离子和O1-离子。分析拟合结果,得到样品Pr_0.6Sr_0.4MnO₃的氧离子平均化合价ValO=-1.77;SrMnO₃和Pr₂O₃的氧离子平均化合价ValO分别为-1.66和-1.72。这些结果与Cohen[Nature 358,136（1992）]通过密度泛函计算得到的BaTiO₃中氧离子平均化合价（-1.63）比较接近。分析表明样品Pr_0.6Sr_0.4MnO₃中不存在Mn⁴⁺离子。（3）在样品Pr_0.6Sr_0.4MnO₃的磁化强度（σ）随温度（T）变化曲线上,观察到两个转变温度。较高的转变温度TCM为样品的居里温度。较低的转变温度TCP发生在60 K附近,σ异常减小,并且σ的变化幅度（Δσ）与磁场强度有关。当外场μ0H=0.05 T时,Δσ的值要大于外场μ0H=0.01 T时的值,而当外场达到2 T时,这个异常变化消失。（4）应用O2p巡游电子模型分析实验结果,我们认为B子晶格中的Mn离子磁矩为倾角铁磁耦合,A子晶格中的Pr离子磁矩也是倾角铁磁耦合,但A子晶格的总磁矩与B子晶格的总磁矩为反铁磁耦合。转变温度TCP为Pr离子的磁有序温度。当温度高于该温度时,Pr离子磁矩就变为无序。B子晶格的总磁矩方向与外磁场方向相同,A子晶格的总磁矩与外磁场方向相反,导致Pr离子磁矩间的倾角随外磁场的增大逐渐增大,巡游电子沿着离子链O-Pr-O-Pr-O的巡游更加困难。当μ0H≥2.0 T,Pr离子磁矩变为无序,样品在低温处的异常变化消失。（5）比较四个系列样品在10 K温度下的平均分子磁矩,我们观察到所有样品的磁矩均随掺杂量的增加而减小,但是掺Fe系列样品的变化最快。根据O2p巡游电子模型,在B子晶格中Cr³⁺离子磁矩与Mn³⁺离子磁矩为倾角铁磁耦合,Fe³⁺、Co³⁺、Ni³⁺离子磁矩与Mn³⁺离子磁矩为倾角反铁磁耦合,从而成功拟合了样品磁矩随掺杂量的变化关系。我们发现掺Cr系列样品的磁矩倾角随掺杂量x的增加而单调增大;掺Fe、Co、Ni系列样品的磁矩倾角随x的增加先减小,然后迅速增大。（6）我们研究了样品的电输运性质,证实样品B子晶格中磁性离子间存在倾角的假设是合理的。第一,掺Cr系列样品的磁电阻随着温度的降低逐渐增大,即低温时的磁电阻要大于居里温度附近的磁电阻,这个规律与不掺杂的Pr_0.6Sr_0.4MnO₃样品相似。这表明在低温时Mn和Cr离子磁矩之间存在倾角,外加磁场可使倾角减小,增大巡游电子的跃迁几率,降低电阻率。第二,对于Fe掺杂样品Pr_0.6Sr_0.4Fe_0.1Mn_0.9O₃,其磁电阻随温度变化关系不同于未掺杂样品Pr_0.6Sr（0.4）Mn₅O₃,在居里温度附近出现一个磁电阻的极大值,高于或低于该温度时磁电阻均迅速减小。这与典型的钙钛矿结构锰氧化物La_0.85Sr（0.15）MnO₃样品的实验结果十分相似,其中Mn离子磁矩平行排列。因此样品Pr_0.6Sr_0.4Fe_0.1Mn_0.9O₃的磁矩拟合结果是合理的,即Mn离子磁矩间的倾角减小到0。