稀土铁氧化物RFe O₃（R=Rare earth或Y）属于畸变的正交钙钛矿结构,空间群为Pbnm。作为一种重要的磁功能信息材料,稀土铁氧化物在磁开关、传感器、磁存储等方面的潜在应用引起了国内外众多学者的关注。由于在RFe O₃中存在稀土离子R³⁺和过渡金属离子Fe³⁺两套磁晶格,涉及R³⁺-R³⁺、R³⁺-Fe³⁺、Fe³⁺-Fe³⁺等多种离子间的相互作用,导致体系的磁性极为复杂,表现出的磁结构相变也十分丰富,诸如自旋重取向相变,自旋开关效应等。本学位论文工作以稀土过渡金属氧化物PrFe O₃体系为主要研究对象,系统研究了PrFe O₃单晶在低温下的磁各向异性和各种磁相变现象。并通过对PrFe O₃的Fe位进行Mn掺杂,研究了Mn³⁺掺杂浓度的变化对PrFe_1-xMn_xO₃系列样品的晶体结构和磁性相变的影响。1)通过固相反应法制备了PrFe_0.5Mn_0.5O₃、PrFe_0.25Mn_0.75O₃、Pr Mn O₃系列多晶样品。粉末X射线衍射结果表明所制备的样品成相良好,为单相的正交钙钛矿结构。采用光学浮区法制备了大尺寸PrFe O₃单晶样品和掺杂系列PrFe_0.75Mn_0.25O₃单晶样品。扫描电子显微镜（SEM）及成分分析（EDS）表明组成单晶的各元素摩尔比与名义配比一致,单晶表面平整、光滑。利用X射线背反射式劳厄晶体衍射仪确定单晶a、b、c三个晶轴方向,并使用金刚石精密切割机进行定向切割,用于后续的磁性测试。2)在外加极小的磁场下,观察到PrFe O₃单晶发生了Γ₄（G_x,A_y,F_z）-Γ₂（F_x,C_y,G_z）的自旋重取向相变。随着磁场的增大,自旋重取向相变受到抑制,表现出不完全转变的特征。在对PrFe O₃单晶c方向的磁热曲线测试中发现,在加场降温（FCC）测试的过程中样品呈现出自旋开关效应,而在加场升温（FCW）测试时又出现了独有的反向自旋开关效应,这两种自旋开关效应均源于Pr³⁺磁矩与Fe³⁺磁矩的平行/反平行耦合关系的变化,并且对外加磁场变化的调控非常敏感。3)对PrFe_1-xMn_xO₃系列样品的结构精修表明,随Mn³⁺掺杂浓度的提高,体系的晶格畸变程度增加。掺入Mn³⁺后,体系中存在铁磁相与反铁磁相的竞争,并在PrFe_0.25Mn_0.75O₃多晶中出现了有趣的负磁化现象。值得注意的是,在Mn³⁺的掺杂量x≥0.5时,体系中自旋重取向相变消失。4)对PrFe O₃体系Fe位掺杂Mn的PrFe_0.75Mn_0.25O₃单晶的磁性测试结果显示,Mn³⁺的掺入使PrFe_0.75Mn_0.25O₃单晶样品的自旋重取向相变类型由单晶的Γ₄-Γ₂变为Γ₄-Γ₁,相变发生的温度区间也由PrFe O₃单晶的6.5 K-10 K提高到室温附近295 K-297 K。分析认为,Mn³⁺的掺杂对Pr³⁺磁晶格与Fe³⁺磁晶格之间的耦合均产生了重要的影响,从而实现了对体系自旋重取向相变类型和相变温度的双重有效调控。室温附近呈现快速陡峭的自旋重取向相变使得该系列单晶材料有望应用于室温磁开关器件的开发与设计。