钙钛矿结构锰氧化物具有许多独特的物理性质,例如庞磁电阻（CMR）、金属-绝缘体转变（MIT）、Jahn-Teller（J-T）畸变、电荷有序及相分离等。这些独特的性质使该体系可用于与磁电耦合、磁存储及隧道结等领域。具有分子式为R1-xAxMnO3的锰氧化物是该体系中重要的一员,其中R表示稀土金属元素(例如La3+、Nd3+),A代表碱土金属元素(例如Ca2+、Sr2+和Ba2+),Mn离子呈现Mn3+和Mn4+共存的混合价态。体系具有丰富的性质,如Mn3+-O-Mn4+双交换铁磁性,Mn3+-O-Mn3+或Mn4+-O-Mn4+之间超交换反铁磁性,Mn3+的eg电子与晶格相互作用所致的J-T畸变。R1-xAxMnO3的物理性质强烈依赖于掺杂水平。LaMnO3的基态是A型反铁磁绝缘体,其中Mn离子的价态是+3。La位掺杂Ca2+会引入+4价Mn离子,物理性质会发生显著变化。例如,当x=0.1时,La0.9Ca0.1MnO3在Tc以下温区是铁磁金属、铁磁绝缘与（倾斜）反铁磁绝缘相共存的状态。当x=0.3时,La0.7Ca0.3MnO3在Tc以下是铁磁金属态;随温度上升,Mn3+-O-Mn4+双交换相互作用与J-T畸变间的竞争诱导金属-绝缘体转变。当x=0.5时,La0.5Ca0.5MnO3处于电荷有序反铁磁和铁磁金属的相界。此外,由于电荷-自旋-轨道-晶格之间的相互作用能相当,一个微小的外在刺激如磁场/电场/压力就能引起性质上的显著变化,如磁场诱导的庞磁电阻效应和金属-绝缘体转变（MIT）,电场诱导的电致电阻效应,压力引起的电阻减小和MIT等。压力与温度、磁场一样,作为一种清洁且有效的手段,一方面,可以用于调控La1-xCaxMnO3的电/磁性质。另一方面,从原理上来说,压力能够调控J-T畸变,从而可以用于发现新现象和揭示物理机制。压力下的拉曼、电输运性质以及中子衍射研究有不少报道,但压力下的磁性质研究比较少。在本文中,我们将压力作为一种手段,研究压力对La1-xCaxMnO3的磁性质影响。本论文共分为六个章节,每个章节的内容如下:第一章首先介绍了La1-xCaxMnO3的晶体结构和基本性质,接着综述了压力效应和磁电阻效应研究进展。最后指出本论文的研究目的和意义。第二章介绍了La1-xCaxMnO3样品的制备方法和表征手段。第三章研究了La0.9Ca0.1MnO3多晶块体不同压力下的磁性质以及不同磁场下的电输运性质。常压下La0.9Ca0.1MnO3的顺磁-铁磁转变温度Tc=191 K,倾斜反铁磁转变温度TCA=68 K。在Tc以上为顺磁绝缘态,在Tc以下是铁磁绝缘、铁磁金属与倾斜反铁磁绝缘共存的相分离状态。压力使顺磁区铁磁团簇反铁磁耦合增强,使Mn离子有效磁矩减小,并伴随各向异性变化。压力抑制Tc附近的强J-T畸变,使Tc线性增加,压力系数d Tc/d P～15.9 K/GPa,同时使磁化强度增加。在Tc以下温区,压力使磁化强度减小,这个现象可归因于压力使铁磁金属相中弱J-T畸变的MnO6八面体畸变增强,使Mn离子磁矩倾斜排列。压力抑制倾斜反铁磁态,使倾斜反铁磁转变有关的各向异性逐渐消失,表明压力可能使Tc以下铁磁与倾斜反铁磁相分离态变为更均匀的倾斜磁状态。此外,磁场引起负磁电阻效应。MR在191 K和127 K位置分别出现一个峰值,分别源于磁场抑制自旋有关的散射以及使反铁磁绝缘相转变为铁磁金属相。第四章研究了La0.7Ca0.3MnO3多晶块体压力下的磁性质和磁场下的电输运性质。压力诱导Tc以上顺磁区域中的铁磁团簇反铁磁耦合;抑制Tc附近的J-T畸变,促进双交换作用,使Tc上升;使Tc以下铁磁金属区域的MnO6八面体畸变增强、磁化强度降低。MR在255 K位置出现一个峰值,源于磁场使双交换作用增强,eg电子动能增加。磁场增加,顺磁绝缘区域极化子输运的激活能降低。第五章研究了压力对半掺杂La0.5Ca0.5MnO3多晶块体样品磁性质的影响。压力使顺磁-铁磁转变温度Tc（226 K→223 K）和铁磁-反铁磁转变温度TN（180 K→175 K）降低,使电荷/轨道序转变温度TOO上升（70 K→74 K）。在TN以下,La0.5Ca0.5MnO3并非均匀的反铁磁相,而是反铁磁相与铁磁相共存的状态。压力使零场冷磁化强度发生改变(ΔMZFC)。在285 K以上顺磁区,ΔMZFC≈0。在T+/-<T<285 K的中间温度范围,ΔMZFC>0,这个磁化强度随压力增加的现象并非源于压力使双交换作用增强,压力诱导反铁磁到铁磁的转变是最可能的原因。而在T<T+/-的低温范围,ΔMZFC<0,可能的原因是压力诱导铁磁-反铁磁转变、改变反铁磁类型和增强J-T畸变。其中,T+/-对应ΔMZFC正/负值转变处的温度。T+/-上下压力效应的差异可能与低温区电荷/轨道序形成以及随温度演变有关。第六章以CoFe2O4/La0.7Ca0.3MnO3多晶块体为研究对象,在磁测量过程中施加压力以改变粒子间距,因而改变晶粒间的交换耦合、偶极相互作用和各向异性,研究它们对复合物磁性质的影响。主要结果如下:常压下,观察到因粒子各向异性差异所致的台阶式自发磁化。复合物中La0.7Ca0.3MnO3的磁转变温度Tc低于纯La0.7Ca0.3MnO3的Tc,归因于界面处晶格失配以及CoFe2O4和La0.7Ca0.3MnO3间Co（Fe）-O-Mn之间的超交换。低温区域压力使磁化强度减小,源于压力使La0.7Ca0.3MnO3中Mn3+O6八面体畸变增强、压力诱导各向异性以及压力增强的粒子间偶极相互作用。复合物10 K时的矫顽力Hc随压力增加而单调上升,源于压力诱导附加的各向异性,但剩磁比Mr/Ms随压力增加而减小,一方面,压力使Mn3+O6八面体畸变增强和压力诱导的各向异性使剩余磁化强度Mr减小,另一方面复合物的Ms比纯CoFe2O4的Ms大,所以导致Mr/Ms随压力增加而减小。总结与展望