近二十年来，强关联体系中过渡金属氧化物材料一直是人们关注的重点。自旋、轨道、电荷以及晶格自由度之间的耦合会诱发出丰富的物理现象，如超导电性、霍尔效应、庞磁电阻效应以及多铁性等等，使得强关联电子体系在信息存储、逻辑运算和磁电控制等自旋电子学方面存在很大的应用前景。其中最典型的代表是锰氧化物的庞磁电阻效应以及BiFeO3与TbMnO3的多铁性。虽然对强关联体系的研究取得了丰富成果，但是由于其物理机制十分复杂，研究者并没有完全理解。因此，探索一些新材料并且研究它们的物理性质是很有必要的。基于这样的考虑，本文主要在以下几个方面做了一些研究，全文安排如下:　　第一章分为两部分:第一部分介绍了3d-4d锰钌氧化物的各种性质及其物理机制。首先概述了锰氧化物研究的历史脉络，详细介绍了锰氧化物的庞磁电阻效应、磁结构及相分离图像;随后介绍了4d钌氧化物ARuO3(A=Ca，Sr,Ba)的晶体结构、电子结构以及磁性。第二部分概述了多铁性的研究进展以及几种典型材料的物理机制。　　第二章研究了La1-xCaxMn1-xRuxO3结构、磁性和磁电阻效应。用Ca2+和Ru4+同步替代A位的La3+和B位的Mn3+，并且通过结构和价态能谱分析排除了Mn4+和Ru3+的存在。当x小于0.6时在没有Mn3+-Ru4+的eg轨道双交换相互作用下，它的铁磁性有明显提高，并且具有金属绝缘体相变和磁电阻效应。导致这种奇异金属绝缘体相变和磁电阻效应的原因可能是:Mn3+-Ru4+的超交换相互作用和Ru4+-Ru4+跃迁之间的相互竞争。　　第三章叙述了在庞磁电阻的锰氧化物中，只考虑了eg轨道的双交换作用通常忽略了t2g轨道的超交换相互作用。eg轨道双交换作用对La0.7Ca0.3MnO3中发生金属绝缘体相变和铁磁相变起到了决定性作用。在这个章节里面，我们用Ru和Ca去同步替代La0.7-yCa0.3+yMn1-yRuyO3中的La和Mn，发现会进一步提高系统的铁磁性，并且可以分别调制金属绝缘体相变和铁磁相变温度。通过巧妙设计实验尽可能减小对Mn3+-Mn4+双交换作用的破坏，发现铁磁性有了显著提高，Mn-Ru t2g轨道超交换相互作用被认为是产生这种现象的主要原因。这为t2g轨道超交换相互作用调控过渡金属氧化物磁性和输运性质提供了一个很好的研究平台。　　第四章研究了层状钙钛矿氧化物Ca3Mn2O7的结构、铁电和磁电耦合性能。实验结果表明氧八面体的转动和倾斜会诱发铁电极化和磁电耦合效应。我们第一个在实验上给出了Ca3Mn2O7在250K到350K这个区域发生了顺电到铁电转变，并且研究了其低温的铁电性。与此同时，我们还研究了电控磁性，它是由铁电畴反转导致的。更为重要的是，这为寻找非常规铁电体提供了一个新的思路。　　第五章研究了过渡金属氧化物Sr3NiTa2O9的结构、比热、磁性和铁电性行为。研究表明Sr3NiTa2O9是自旋S=1三角反铁磁体系，具有弱的轴各向异性。在零磁场下，我们可以观测到两个连续的磁相变TN1=3.35K和TN2=2.74K，分别对应着up-up-down(uud)和120°自旋序。随着磁场的增加，两个相变温度会向低温偏移，伴随着120°自旋结构向normal oblique相转变。在120°自旋态下可以清晰观测到铁电性。第一性原理计算证明了120°自旋态是基态并且铁电性主要来源于电子极化。　　第六章对本文的总结与展望。