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近年以来，高自旋极化磁性材料由于其重要的理论研究价值和在新型自旋电子器件中的广泛应用前景而成为凝聚态物理领域的研究热点。例如，具有高自旋极化率的二氧化铬（CrO2），四氧化三铁（Fe3O4）和赫斯勒合金（Heusler alloys）等，都是重要的研究对象。其中，半金属磁体CrO2引起了广泛的关注。能带结构计算表明CrO2具有100%的自旋极化率。实验中已制备出自旋极化率高达98.4%的单晶CrO2薄膜。因此，CrO2是一种应用于磁隧道结和其它自旋电子器件的理想材料。此外，在冷压CrO2粉末压结体中已经发现很高的隧穿磁电阻（TMR）效应。通过在CrO2粉末压结体中引入第二相物质，构成CrO2基复合氧化物，可以进一步提高磁电阻（MR）效应。目前，引入的第二相物质包括：Cr2O3、TiO2和聚合物等。然而，由于CrO2在常压下的亚稳态特征，致使CrO2的合成具有很大的挑战性。因此，对冷压CrO2粉末压结体及CrO2基复合氧化物的磁电阻效应研究多采用商业CrO2磁粉，所以关于它们的磁电阻效应研究结果具有一些共同的特征，如磁电阻都来源于晶界间的自旋相关隧穿效应；以及电导在低温区域与温度exp（-1/T1/2）呈线性关系，这说明低温时它们的电导主要来源于库仑阻塞效应影响的自旋相关隧穿。迄今为止，在冷压CrO2粉末压结体及CrO2基复合氧化物的磁电阻效应研究中，关于采用其它CrO2源的研究报道并不多见，并且关于晶粒尺寸和第二相物质对CrO2磁电阻效应的影响缺乏很详细的研究。本论文采用高温高压方法合成了高纯度的CrO2-TiO2复合氧化物和CrO2-SnO2复合氧化物，并且详细地研究了微观结构和引入物质对其磁输运性质的影响。1.以CrO3为原料，利用高温高压方法在压强为1GPa，400-600℃的温度范围内成功合成了高纯度的CrO2压结块体，并研究了微观结构对CrO2块体磁输运性质的影响。研究表明，在500℃、550℃和600℃下合成的CrO2晶粒表面存在Cr2O3绝缘层，厚度大约为6nm，而在400℃和450℃下合成的CrO2晶粒表面并没有观察到Cr2O3绝缘层。CrO2块体在5K下的饱和磁化强度高达131.7emu/g，非常接近于CrO2的理论值（Ms=133emu/g），这说明CrO2块体的纯度非常高。在500℃、550℃和600℃下合成的CrO2块体磁电阻明显高于在400℃和450℃下合成的CrO2块体磁电阻，这是由于绝缘层Cr2O3势垒的存在，增强了磁电阻效应。所有CrO2块体在低温下的磁电阻随磁场的变化关系由两个区域组成：在低场区域（H10kOe），磁电阻随磁场增加迅速地增大；而在高场区域（H10kOe），磁电阻随磁场增加近似于线性地缓慢增大。低场磁电阻随M/Ms的变化关系曲线可以利用（M/Ms）2的高阶项很好地拟合，这说明低场磁电阻来源于CrO2晶粒间的自旋相关隧穿效应，同时CrO2晶粒间的磁耦合作用不可忽略。高场磁电阻可能是CrO2的固有属性，或者来源于磁场诱导隧穿势垒的改变。CrO2块体的磁电阻随温度上升而快速地下降，这可能是由于CrO2块体的自旋极化率随温度上升而减小的缘故，或者是CrO2块体中自旋无关隧穿随温度上升而占主导地位。在500℃、550℃和600℃下合成的CrO2块体表现为绝缘性，电阻率-温度（-T）曲线可以用Fluctuation-Induced Tunneling（FIT）模型解释。但是在240K以上，-T曲线开始背离FIT模型，这说明电导还可能来源于高阶非弹性隧穿的贡献。在400℃和450℃下合成的CrO2块体在低温区域的-T曲线可以用FIT模型很好地拟合，然而随温度上升，CrO2块体出现绝缘体-金属体（I-M）转变，这是晶界电阻和晶粒内电阻竞争的结果。在转变（TIM）温度以上，晶粒内电阻开始占主导地位，电阻率随温度T2呈线性变化，这说明电阻主要归结于晶粒内电子-电子散射和电子-声子散射。2.以CrO3和H2TiO3为原料，利用高温高压方法在压强为1GPa，温度分别为400℃和500℃下合成了一系列（CrO2）x-（TiO2）1-x（x=80%，70%，60%，50%，40%）复合氧化物。400℃下合成的CrO2-TiO2复合氧化物中，纳米TiO2为锐钛矿型结构，粒径大约为40nm；500℃下合成的CrO2-TiO2复合氧化物中，棒状TiO2为金红石型结构，晶粒长度达到300nm。CrO2-TiO2复合氧化物的饱和磁化强度随CrO2含量减少而系统地下降，并且复合氧化物中CrO2的饱和磁化强度非常接近于CrO2的理论值，这说明复合氧化物中CrO2和TiO2纯度非常高。通过引入绝缘体TiO2，增强了CrO2晶粒间的势垒，从而使CrO2-TiO2复合氧化物的磁电阻高于CrO2块体的磁电阻。CrO2-TiO2复合氧化物在低温下的磁电阻曲线同样由两个区域组成，即低场磁电阻和高场磁电阻。复合氧化物的低场磁电阻曲线可以用-（M/Ms）2曲线拟合，这说明低场磁电阻来源于CrO2晶粒间的自旋相关隧穿效应。另外，绝缘体TiO2的引入使CrO2-TiO2复合氧化物的电阻率比同样条件下合成的CrO2块体电阻率至少大一个数量级。CrO2-TiO2复合氧化物的-T曲线可以用FIT模型解释，但是在240K以上时，-T曲线开始背离FIT模型，这说明电导还可能来源于高阶非弹性隧穿的贡献。3.向CrO2中引入宽带隙半导体SnO2，合成CrO2-SnO2复合氧化物。以CrO3和SnO2为原料，利用高温高压方法在压强为1GPa，温度分别为400℃和500℃下合成了一系列（CrO2）1-x-（SnO2）（xx=0%-80%）复合氧化物。研究表明，CrO2-SnO2复合氧化物中SnO2纯度非常高，并且CrO2的饱和磁化强度非常接近于理论值。SnO2的引入增强了磁电阻效应，与相应的CrO2块体磁电阻相比，400℃和500℃下合成的CrO2-SnO2复合氧化物磁电阻最大提高了-16.7%和-10.7%。CrO2-SnO2复合氧化物在低温下的磁电阻曲线同样由低场磁电阻和高场磁电阻两个区域组成。500℃下合成的CrO2-SnO2复合氧化物低场磁电阻曲线都可以用-（M/Ms）2曲线拟合。在400℃下合成的CrO2-SnO2复合氧化物中，当x60%时，低场磁电阻曲线可以用-（M/Ms）2曲线拟合；但是当x60%以后，低场磁电阻曲线开始背离-（M/Ms）2曲线，然而可以用（M/Ms）2的高阶项拟合，这表明x60%的复合氧化物中，CrO2晶粒间磁耦合作用不可忽略。CrO2-SnO2复合氧化物的电阻率高于CrO2块体的电阻率，并且随x增加而增大。在500℃下合成的CrO2-SnO2复合氧化物显示了绝缘性，-T曲线都可以用FIT模型解释，但是当T240K时，-T曲线开始背离FIT模型，这说明电导还可能来源于高阶非弹性隧穿的贡献。在400℃下合成的CrO2-SnO2复合氧化物在低温区域的-T曲线可以用FIT模型拟合，随温度升高，x60%的复合氧化物发生I-M转变，这是由于晶界电阻和晶粒内电阻竞争导致的结果。当T TIM时，晶粒内电阻开始起主导作用，-T2曲线呈线性关系，这说明电阻主要归结于晶粒内的电子-电子散射和电子-声子散射。4.研究了CrO3和金属Sn在高温高压下的反应，获得了高纯度的（CrO2）1-x-（SnO2）x（x=10%，20%，30%）复合氧化物。分析表明，随x增加，CrO2-SnO2复合氧化物的孔洞减少、结构致密。金属Sn吸收CrO3释放的氧气，生成的SnO2破坏了CrO2晶粒表面。CrO2-SnO2复合氧化物在低温下的磁电阻曲线同样由两个区域组成，即低场磁电阻和高场磁电阻。低场磁电阻随M/Ms的变化关系曲线可以用（M/Ms）2的高阶项很好地拟合，这说明CrO2晶粒间的磁耦合作用不可忽略。CrO2-SnO2复合氧化物的磁电阻高于CrO2块体的磁电阻。但是，电阻率反而变小，这是因为Sn的引入，吸收了CrO3释放的氧气，增加了结构致密性。CrO2-SnO2复合氧化物的-T曲线可以用FIT模型解释，但是当T240K时，-T曲线开始背离FIT模型，这说明电导还可能来源于高阶非弹性隧穿的贡献。