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钙钛矿锰氧化物Pr1-xCaxMnO3(PCMO)具有天然的立方钙钛矿晶体结构，但通常都畸变成正交或菱形结构。碱土金属(如Sr、Ca)掺杂的钙钛矿锰氧化物属于典型的强关联电子体系。其中，由于电荷，自旋，轨道自由度之间强烈的耦合作用，表现出庞磁电阻(CMR)效应、金属-绝缘体相变、电磁相分离等丰富的物理现象。在Pr1-xCaxMnO3体系中，随着Ca含量的增加，逐渐表现出独特的铁磁转变、反铁磁转变及电荷有序等现象。尽管已经开展了很多的工作，但是仍存在很多问题没有解决。因此，本论文详细研究了钙钛矿锰氧化物Pr1-xCaxMnO3(0.3≤x≤0.5)系列多晶样品的磁性和电输运性质，探讨了电荷有序这一磁电子学领域热门的现象。主要工作包含以下几个部分：
1．利用传统的固相烧结反应法合成了Pr1-xCaxMnO3(0.3≤x≤0.5)系列多晶样品。经过多次高温烧结得到的样品均呈现良好的单相性。采用磁控溅射法，在Si衬底上摸索制备了Pr1-xCaxMnO3(PCMO)薄膜，通过XRD测试对样品进行了表征；研究了溅射工艺参数对薄膜结构和沉积速率的影响，结果表明溅射气压以及沉积温度对Pr1-xCaxMnO3薄膜的影响较大；对样品电学性能测试结果表明：PCMO薄膜在整个温度区间内显示典型的半导体绝缘特性，且电荷有序转变温度(Tco)随膜厚增加不断减小，界面处应力随膜厚增加而松弛，是导致电荷有序(CO)态失稳的直接原因。
2．本文采用射频磁控溅射法分别在STO和LSAT衬底上制备Pr1-xCaxMnO3(0.3≤x≤0.5)薄膜，通过XRD、物理性能测试系统(PPMS)等测试手段对沉积薄膜的结构和性能进行了表征。(1)对不同取向的(100)、(110)LSAT衬底上沉积的薄膜研究表明：样品均呈现良好的取向性生长；电学性能研究发现，由于25nm的薄膜厚度过薄，导致界面处应力较大，电荷有序态稳定存在。(2)沉积在(100)取向STO衬底上不同厚度的PCMO薄膜，薄膜结晶性随膜厚增加不断提高，且均具有良好的(100)取向性；电学性能研究表明：随膜厚不断增加，界面处的应力松弛导致了PCMO薄膜CO态失稳，由绝缘体性质逐渐变成了低温的铁磁金属态；相应的M(T)及M(H)曲线研究发现，PCMO在低温可能存在自旋玻璃团簇行为。(3)高温导电模式显示制备的PCMO薄膜对于ln(R/T)-1/T进行拟合时表现出良好的线性关系，这表明高温区体系电阻率以小极化子近邻跳跃的方式导电。
3．对Pr0.5Ca0.5Mn1-xRuxO3样品的掺杂效应研究得到，绝缘体-金属相变(I-M)及顺磁-铁磁相变(PM-FM)温区发生偏离，证明了Mn与Ru离子之间相互作用的存在，同时I-M相变温度TIM随磁场的增强推向高温区，说明绝缘体-金属相变起因于磁序的变化。CMR效应主要发生在铁磁相变温区附近，且呈单峰特性，当x=0.005时样品最大磁电阻比率可达2210％，证明了Ru元素的Mn位替代成为提高CMR效应的有效途径。