随着材料科学的发展,负热膨胀材料在低温领域和航空航天领域的作用日益增大,而反钙钛矿锰氮化物负热膨胀材料的负热膨胀温区大都集中在室温及高温,对低温的报道相对较少。故本课题采用元素掺杂的方法制备了反钙钛矿锰氮化物负热膨胀材料,并对其负热膨胀性能进行了测试。通过对材料的磁性能及电子结构的研究,讨论了这类材料的负热膨胀机理。以Mn₃GaN材料为基础,分别制备了Mn₃Ga_1-xGe_xN、Mn₃Ga_1-xSn_xN、Mn₃Ga_1-xSi_xN三组样品。利用X射线衍射仪（XRD）分析了样品的物相结构,采用热膨胀测试仪分析了材料的负热膨胀性能,同时利用综合物性测量系统（PPMS）和VASP软件分别对材料的磁性能和电子结构进行了分析。研究结果表明,三组样品均为反钙钛矿立方结构,空间群为Pm3m。在样品Mn₃Ga_1-xGe_xN和样品Mn₃Ga_1-xSn_xN中,随着Ge、Sn掺杂量的增加,负热膨胀起始温度都向高温方向移动,负热膨胀率逐渐减小,而负热膨胀温区基本不发生变化。并且Mn₃Ga_0.5Ge_0.5N和Mn₃Ga_0.5Sn_0.5N化合物分别在423K⁴75K（ΔT=52K）与480K⁵13K（ΔT=33K）温度范围内展现出了近零膨胀行为。而在样品Mn₃Ga_1-x Si_xN中,随着Si掺杂量的增加,其负热膨胀起始温度逐渐向低温方向移动,负热膨胀率逐渐减小,而负热膨胀温区基本不变。得到了复合材料Mn₃Ga_0.85Si_0.15N/Cu的近零膨胀行为。磁性能测试表明,Mn₃Ga_1-x Ge_xN（x=0,0.1,0.2）在磁转变点发生反铁磁（AFM）到顺磁（PM）的磁相转变,Mn₃Ga_1-xGe_xN（x=0.3,0.4,0.5）则发生铁磁（FM）到顺磁（PM）的磁相转变。与其不同的是,Mn₃Ga_1-xSn_xN在磁转变点始终发生反铁磁（AFM）到顺磁（PM）的磁相转变。而对Mn₃Ga_1-x Ge_xN的电子结构分析表明,在费米面附近Mn的3d轨道和N的2p轨道杂化形成窄能带;随着Ge掺杂量的增加,材料的局部晶格畸变越来越严重,扰乱了Γ^5g反铁磁结构最近邻Mn-Mn矩的交换作用,导致局部Mn离子磁矩逐渐减小,抑制了磁容积效应,调控了材料的负热膨胀行为。复合材料的零膨胀行为基本符合ROM模型,Mn₃Ga_0.85Si_0.15N与Cu的共同作用使其展现出零膨胀行为,并且其结构具有稳定性。