钙钛矿结构稀土氧化物,如锰氧化物、钴氧化物和铬氧化物中具有多种磁相互作用,表现出丰富的物理性质,如磁电阻、磁熵变、交换偏置、负磁化、自旋重取向等效应。在锰氧化物和钴氧化物中,多种竞争性的磁相互作用及其相关的物理特性主要与锰和钴的混合价态相关。如锰氧化物,存在+3价和+4价的Mn离子。通过中间的氧离子作为媒介,Mn³⁺和Mn³⁺、Mn⁴⁺和Mn⁴⁺之间发生超交换作用形成反铁磁相互作用,Mn³⁺和Mn⁴⁺之间发生双交换作用产生铁磁相互作用。铬氧化物中的主要磁性来源于Cr³⁺-O^2--Cr³⁺之间的超交换作用产生的倾斜反铁磁以及它们和稀土元素之间的反铁磁交换作用。事实上,Cr离子存在着+2、+3、+4等价态,在掺杂和处理过程中,很容易引入+3价之外的价态。而Cr²⁺(3d⁴:t₂³ _g e_g¹)、Cr³⁺(3d³:t₂³ _g e_g⁰)分别与Mn³⁺、Mn⁴⁺具有相同的电子组态,因此具有混合价态的铬氧化物中也应该存在着多种双交换作用。目前这类磁相互作用很容易被忽视,也缺乏深入研究和清晰的认识。本文中我们利用高温高压合成的手段,在稀土铬氧化物中产生了Cr离子的混合价态,系统研究了样品的晶体结构、价态、不同价态Cr离子之间的磁相互作用及其对磁性能的影响,特别是对各价态Cr离子之间的双交换作用机制进行了初步分析。主要研究内容包括以下几个方面:1.无磁性稀土元素La铬化物LaCrO₃陶瓷的高温高压合成结构和磁性研究。X射线衍射（XRD）测试结果表明样品为典型的倾斜性钙钛矿晶体结构,成相良好。结构精修数据显示相对于常压制备条件,高压样品的晶格体积变大,面间Cr-O（1）-Cr、面内Cr-O（2）-Cr键角均增大,这一异常现象主要是由高压合成中氧不足产生的氧空位导致。X射线光电子能谱分析（X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）测试分析表明氧空位使得部分Cr³⁺离子转变为+2价,形成+2和+3价Cr离子共存的混合价态。对应Cr³⁺-O^2--Cr³⁺超交换作用和Cr²⁺-O^2--Cr³⁺双交换作用,热磁曲线中可以观察到高温的顺磁到反铁磁的相变（同时在场冷模式下观察到由于DM相互作用产生的弱铁磁相互作用）和低温的铁磁相互作用增强。不同温度下的磁滞回线测量中,高场下磁化强度的急剧增高现象进一步证明了两种磁相互作用的存在。2.LaCr_0.7Cu_0.3O₃陶瓷的高温高压合成及磁性研究,通过高压合成LaCr_0.7Cu_0.3O₃,发现样品晶体结晶度较高,无铜氧化物杂相。XPS测试结果表明Cu离子存在+2、+3两种价态,Cr离子存在+2、+3、+4价态。与文献中常压制备的LaCr_1-xCu_xO₃相比,高压样品不仅提高了Cu的掺杂浓度,而且获得了Cu²⁺,从而产生了Cr⁴⁺。磁性测试表明在Neel温度以下磁矩出现了两次明显的磁相变,我们认为它们分别对应于Cr³⁺-O^2--Cr⁴⁺、Cr²⁺-O^2--Cr³⁺中双交换作用带来的铁磁相互作用。Cr³⁺-O^2--Cr⁴⁺之间的双交换作用目前尚未看到报道,我们根据其电子结构(Cr³⁺3d³:t₂³ _g e_g⁰,Cr⁴⁺3d²:t₂² _g e_g⁰),认为低温的铁磁相变为Cr³⁺-O^2--Cr⁴⁺结构中t_2g电子跳跃的双交换作用产生的铁磁相互作用。不同温度的磁滞回线中,高场下磁化强度的变化趋势也进一步确认了多种铁磁相互作用的存在。3.磁性元素Yb的铬氧化物YbCrO₃陶瓷的高温高压合成、结构及其磁性研究。XRD测试表明高压样品成相均匀且为单相,精修结果发现YbCrO₃在高温高压条件下晶格体积膨胀,XPS测试数据分析得出Cr离子中存在的+2,+3两种价态,出现Cr²⁺-O^2--Cr³⁺双交换作用,磁性测试表明高压样品奈尔温度（117 K）低于常压样品（119 K）,且高压样品交换偏置场减小,这主要因为晶格膨胀及Cr²⁺的产生减弱了Cr³⁺-O^2--Cr³⁺倾斜反铁磁相互作用。