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钙钛矿型锰氧化物La1-xSrxMn03(LSMO)具有电声子耦合、双交换、超交换等作用,这导致其出现了铁磁-顺磁相变、金属-绝缘体转变、相分离、电荷有序化、超巨磁阻效应(CMR)及低场磁阻效应(LFMR)等物理现象。LSMO材料在固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极、NTC热敏电阻元件、催化剂(汽车尾气及大气中NOX测定等方面)、高密度信息存储、快速读写及磁性传感器等领域具有实际或潜在应用。本文综述了锰氧化物的晶体结构、电磁结构及电磁性质等方面研究进展,重点介绍了 CMR和LFMR效应的研究现状及应用前景,在此基础上确定了论文的选题依据。本文选择锰氧化物La0.67Sr0.33MnO3(LSMO)为研究对象,系统研究过渡金属B位掺杂、氧空位浓度、晶粒尺寸、晶界及第二相粒子掺杂对LSMO结构、电磁输运性质的影响规律,以期获得提高该类材料的室温低场磁电阻的制备工艺,并揭示其电磁性质机理。采用溶胶-凝胶法和丝网印刷法制备一系列锰氧化物涂层,用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及透射电镜(TEM)分析材料的相组成、微观结构;借助振动样品磁强计(VSM)及磁学测量系统(MPMS)检测不同实验条件下样品的磁电输运特性,如电阻率、居里温度、磁阻,特别是室温低场磁阻。本文获得的重要结果如下:(1)研究了 La0.67Sr0.33Mn1-xFexO3(x=0-0.15)涂层体系的结构、磁、电输运及磁阻性能与掺杂Fe3+离子浓度之间的关系。研究表明,Fe3+离子部分替换Mn离子不引起明显晶格畸变,但会抑制Mn3+-O2--Mn4+间双交换作用,明显降低了居里温度Tc和铁磁性,并导致电阻率随Fe3+离子掺杂量增加而增大。当Fe3+离子掺杂浓度达到一定量时(即临界阈值x=0.05附近),低温和室温低场磁阻是未掺杂样品的1.5倍和2倍左右,这种磁阻增强效应可以用相分离机制解释。(2)在空气、真空和氮气环境下分别对锰氧化物涂层进行高温退火,通过对比分析几组LSMO涂层结构及性能得出,与空气退火样品相比,真空和氮气退火样品的氧空位浓度增加,晶格畸变增加,Mn4+/Mn3+比例和导电载流子(空穴)浓度减少使电阻率大幅增加、TMI降低,另外根据正负交换作用竞争假说,氧空位会导致锰离子间铁磁性耦合作用及双交换效应减小,磁化强度和Tc降低。真空和氮气退火样品的磁阻效应显著增强,室温低场磁阻分别是空气退火样品的4倍和3倍左右。上述结果表明,锰氧化物涂层的电、磁及磁阻性能对氧空位浓度非常敏感。(3)通过不同退火温度制备了一系列多晶LSMO涂层样品,分析了晶粒尺寸对样品结构、磁、电及磁阻性能的影响。结果发现随晶粒尺寸减小,样品磁化强度、TMI和Tc降低,矫顽力、电阻率增加。在核-壳模型理论的基础上对样品的铁磁性和电输运性质随晶粒尺寸的变化规律进行了阐述,利用三种导电模型探讨了样品在三个温区的传导机制,并解释了低温区电阻率最小值现象。同时发现,较小晶粒尺寸样品的磁阻增强,最大可达3.5倍,这是因为晶粒尺寸减小使样品晶界数量增加,并导致晶粒间交换作用和电子极化作用增强进而磁阻效应增大。(4)研究了铜掺入对锰氧化物复合涂层(1-x)La0.67Sr0.33Mn03/xCu(x=0-0.15)微观结构、磁、电及磁阻性能的影响。结果表明,Cu掺入引入了更多电子散射中心和跃迁能垒,阻碍了传导电子输运,导致电阻率上升、TMI降低;同时引入的附加晶界使晶粒间磁性原子的耦合作用降低,铁磁性和Tc降低,当掺Cu量为15 wt%时,Tc降到接近室温。另外,在渗流阈值附近(掺Cu量5 wt%)时,锰氧化物复合涂层低温和室温低场磁电阻都得到增强,室温磁阻值是未掺铜LSMO磁阻的4倍,这与铜掺杂引入额外的局域无序有关。