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掺杂钙钛矿结构锰氧化物La1-xCaxMnO3(AE为Ca, Sr, Pb)在居里温度TC附近出现铁磁-顺磁转变的同时,其导电性呈现金属-绝缘体的转变,在居里温度附近,引入外磁场可观察到电阻的剧烈变化的现象,即巨磁阻效应。磁电阻效应在读出磁头、随机存储器、传感器等方面具有潜在的应用价值。La1-xAExMnO3化合物的磁性与导电性之间存在密切联系,其相互作用机制十分复杂。本文通过对LaMnO3的A位分别进行Ca, Sr, Pb掺杂,采用传统的固相反应法和光学浮区法分别制备不同掺杂量x的样品,采用X射线衍射仪和正电子湮没技术测试了样品的晶体结构、微观缺陷、电子密度、3d电子行为等信息；利用物理性能测试系统(PPMS-9)等测量了样品的磁性和电性能随温度的变化。基于密度泛函理论第一性原理平面波超软赝势方法计算了La1-xAExMnO3电子结构。系统分析其结构、磁性和电输运性质之间的联系,得到以下主要结果。对固相反应法制备的La1-xCaxMnO3样品研究表明,样品的铁磁性包括体心相铁磁耦合和表面相铁磁耦合的共同作用,在居里温度TC以下,存在铁磁-反铁磁的竞争关系,所有La1-xCaxMnO3样品的ZFC与FC的M-T曲线出现分离,呈现出自旋玻璃态特点。LaMnO3在低温时(T<<TC),铁磁相背景下的反铁磁耦合区域逐渐增加,磁化强度不易达到饱和,磁矩小于掺杂La1-xCaxMnO3样品。随着Ca的掺杂量增加,双交换铁磁耦合增强,磁滞回线的不饱和状态有所改善；同时,体系中形成较小的磁性颗粒导致体系的磁矩无序,温度在TC以下时,低温磁矩明显下降。当掺杂量x<0.46时,晶粒界面的耦合主要表现为反铁磁序或顺磁序,且具有反铁磁团簇的特点,呈现绝缘体导电性特征。当掺杂量x=0.46时,界面耦合无序程度较大,晶粒间存在铁磁耦合作用,呈现金属导电特性,低温磁电阻(T<TC)大于其他掺杂样品。正电子寿命测量表明,在室温条件下样品的缺陷主要是La3+空位和晶界,随着Ca含量的增加,La1-xCaxMnO3样品的阳离子缺陷开空间和缺陷浓度趋向减少。当掺杂量x=0.46时,样品的基体自由电子密度较高,其电阻率小于其他掺杂样品。符合多普勒谱测量显示,随着Ca2+掺杂量的增加,高动量的d电子局域化减弱,而双交换作用增强。电子顺磁共振(ESR)测量结果显示,随着Ca含量的增加,La1-xCaxMnO3样品的g因子和共振线宽减小,这表明白旋-晶格相互作用减弱,有利于电子自旋磁矩的增强。光学浮区法制备的La1-xCaxMnO3样品比用固相反应法制备的缺陷少,当掺杂量较小时(x≤0.2),主要为铁磁耦合,但在居里温度附近存在反铁磁耦合,在TC以下区域,形成反铁磁团簇；而当掺杂量较大时(x≥0.33),在居里温度附近存在铁磁团簇,同时,磁性颗粒尺度减小导致磁无序度增加,低温时形成冻结无序。电输运测量结果显示,光学浮区法制备的La1-xCaxMnO3样品的电阻率小于用固相反应法制备的样品；而光学浮区法制备的La1-xCaxMnO3样品的本征磁电阻远大于用固相反应法制备的样品,其中,光学浮区法制备的La0.67Ca0.33MnO3的本征磁电阻在1T磁场下达到了261%。对固相反应法制备的La1-xPbxMnO3样品的研究表明,随着样品中Pb含量的增加,晶粒内部双交换作用增强,导致样品的居里温度升高；与此同时,铁磁性颗粒的磁有序性增加,非本征铁磁耦合作用增强,居里温度附近的铁磁-顺磁转换温区增宽。在TC以下区域,磁阻效应与晶粒间铁磁耦合作用密切相关,随着Pb掺杂量的增加,晶粒间铁磁耦合趋向有序导致低温磁阻效应减弱。在居里温度附近,随着Pb掺杂量的增加,双交换耦合增强导致磁阻效应呈现减少趋势；同时,晶粒间铁磁耦合有序性增加导致磁阻效应峰值温区增宽。正电子寿命测量表明,当掺杂量x≤0.36时,La1-xPbxMnO3样品的平均正电子寿命随着Pb含量增加而减小,当掺杂量比较少时(x≤0.36),随着Pb含量的增加,样品中的空位浓度减少；在掺杂量x=0.36时,样品的平均正电子寿命出现了最小值,表明eg电子在Mn06八面体中密度较大,电子-声子耦合作用较弱；当掺杂量x=0.46时,样品的缺陷开空间较大,结构也发生了明显变化。多普勒展宽谱研究表明,当掺杂量x=0.36时,正电子与d电子的湮没概率较大,表明在Mn06八面体中,存在强烈p-d杂化作用,d电子局域化降低。当x=0.46时,由于Pb的掺杂量较大,容易引起晶格畸变,导致正电子与d电子湮没概率下降。对固相反应法制备的La1-xSrxMnO3样品的研究表明,随着Sr含量增加,样品的居里温度升高,双交换铁磁耦合作用增强,而非本征铁磁耦合对双交换耦合的影响减弱。当x=0.46时,非本征铁磁耦合可能形成团簇,出现新的磁性相,体系从自旋玻璃逐渐向自旋团簇玻璃转变。电输运测量结果表明,掺杂量x=0.3-0.36的样品晶粒内部的双交换耦合作用较强,居里温度较大,而电阻率小于其他掺杂样品。当掺杂量x=0.46时,晶粒的界面磁矩趋向无序,渗流通道无法形成,存在铁磁绝缘相,金属-绝缘体转变温度TP向低温区移动且远小于铁磁-顺磁转变温度TC,样品电阻率较大；随着掺杂量的增加,晶粒内双交换耦合作用增强,本征磁电阻减小。随着掺杂量的增加,铁磁性颗粒的无序性增加,低温磁电阻(T<TC)增加。正电子寿命谱结果显示,当掺杂量x<0.33时,掺杂样品的缺陷态寿命略小于LaMnO3样品,Sr的掺杂削弱了J-T畸变。当掺杂量x>0.33时,掺杂样品形成阳离子缺陷,并引起晶格畸变,导致缺陷态寿命增加。多普勒展宽谱结果显示当掺杂量x=0.33时,商谱峰值较大,反映出双交换作用引起的p-d杂化增强,双交换耦合作用增大,导致Mn的3d电子局域性降低。光学浮区法制备的样品在掺杂较小时(x≤0.33),具有长程有序的铁磁性,T=10K时的饱和磁化强度接近Mn自旋的贡献,居里温度附近存在铁磁团簇相。在掺杂量较大时(x≥0.46),体系趋向无序,TC以下区域可能存在反铁磁团簇相,饱和磁化强度显著减小。电输运测量结果显示,光学浮区法制备的La1-xSrxMnO3样品的本征磁电阻远大于固相反应法制备的样品,其中La0.67Sr0.33MnO3的本征磁电阻达到了15%,而电阻率小于固相反应法制备的样品。对La1-xAExMnO3化合物的电子结构计算显示,以Sr或Ca替代晶格中的部分La后,将使Mn-eg与O-2p间的杂化作用增强,导致d电子局域程度降低,有利于铁磁性的增强和导电性的改善。而LaMnO3的p-d杂化程度降低,d电子局域性增强。La0.67Sr0.33N4nO3中的Mn-d分波态密度能带展宽大于La0.67Ca0.33MnO3中的,表明前者的eg电子的局域性比后者的弱,即前者的eg-p杂化作用比后者的强,导致前者的电导率高于后者。含La空位的La1-xAExMnO3化合物的eg-p杂化比不含La空位的弱,导致前者的铁磁性耦合比后者弱。