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本论文围绕钙钛矿及相关固体氧化物开展了一系列合成、结构与性质研究工作。我们首先通过两种寻找新物相的方法进行化学合成：一方面，从三元氧化物体系的相关系出发，寻找新型化合物；另一方面，根据钙钛矿及其相关结构的特点，结合元素的化学性质，设计与合成新化合物；进而利用衍射技术(包括X射线粉末衍射、电子衍射、中子衍射)，电子显微镜技术(包括扫描电镜以及高分辨电镜)，结合其它一系列物理、化学性质测量，研究所得化合物的结构及相变特点；再测量其光学、电学与磁学性质并讨论结构和性质的关系。主要研究结果如下：
1、相关系与新化合物的合成：本论文在设计三元氧化物体系时选择两种组合：1)两种A离子与一种B离子的组合，即AmOx-AnOy-BpOz体系；2)一种A离子与两种B离子的组合，即AmOx-BnOy-BpOz体系。研究了如下体系：La2O3-CaO-Ga2O3(1150℃)，La2O3-MO-In2O3(M=Ca,Sr；1300℃)，Y2O3-MO-In2O3(M=Ca,Sr；1300℃)，MO-In2O3-WO3(M=Ba,Sr,Ca；1000℃)和In2O3-TiO2-MO(M=Ca,Sr；1350℃)等，根据上述体系自身的特点，选择不同温度、气氛等反应条件，利用高温固相反应并结合组合化学方法，通过一定量的实验与分析工作，在确定上述体系的相关系的研究中，得到了一些新化合物。
在La2O3-CaO-Ga2O3体系中，得到了三元化合物LaCaGaO4。利用原位变温X射线衍射研究了该化合物的晶体结构及相变。LaCaGaO4存在两种不同的晶体结构，且在室温下均显示铁电性，都属于极性空间群，LaCaGaO4低温相属正交晶系，具有橄榄石结构，空间群为Pna21，结构中镓离子为四配位且偏离四面体中心；LaCaGaO4高温相属于四方晶系，为n=1的R-P相结构。空间群为I4mm，镓离子为六配位且也偏离八面体中心，本文还研究了该两相的导电、铁电性质及掺杂Eu3+后的荧光性质，并从结构角度解释其性质变化原因。在此基础上，改变稀土离子种类合成了LnCaGaO4(Ln=La,Pr…Lu)系列化合物，研究了其结构、相变及掺Eu3+后的荧光性质。
在In2O3-TiO2-CaO体系中得到了三元化合物In6Ti6CaO22。该化合物属于非公度共生结构，包含两种子格子，属于四维空间群：C2/m(0β0)s0，β=q/b*=0.389(1)。其非公度结构特征主要表现为第二种格子中的调制结构。In6Ti6CaO22禁带宽约为3.5eV，为半导体氧化物，其导电行为来自于结构中的氧空位，且电导率随气氛中氧分压的增加而减小，而导电活化能随着氧分压的增加反而增加。
2.钙钛矿及相关结构固体氧化物的设计合成。
在还原性气氛下合成了Ba2La2MnW2O12和Ba3La3Mn2W3O18，它们属B位缺陷的钙钛矿型AnBn-δO3n系列中n=4，δ=1和n=6，δ=1成员。两者都属于三方有序层状化合物。Ba2La2MnW2O12中[Ba/LaO3]密置层沿c方向按照(hcch)3的方式排列，而钙钛矿层中的B位离子按照W6+-Mn2+-W6+顺序排列，相邻h层构成的八面体空隙中没有填充B位离子；Ba3La3Mn2W3O18中[Ba/LaO3]密置层沿c方向按照(hcccch)3的方式排列，钙钛矿层中的B位离子按照W6+-Mn2+-W5+-Mn2+-W6+顺序排列，相邻h层构成的八面体空隙也没有填充B位离子。磁测量表明，两者都具有弱的反铁磁相互作用。
设计并在还原性气氛下合成了LaAMnBO6(A=Sr,Ca；B=Mo，W)系列双钙钛矿型化合物，其中两种B位离子均为有序排列，并具有一定的结构畸变，该系列化合物均为反铁磁体，且反铁磁相互作用随着A离子的增大而减小。
在R-P相中引入两种B位置离子，得到了Sr3FeTaO7和Sr4FeTaO8。结构研究表明，它们分别属于n=2和n=1的R-P相，其结构中Fe3+和Ta5+离子无序分布在B位。在高温下该两相均为顺磁体；而在低温下，均具有弱反铁磁相互作用，并表现出自旋玻璃态行为，Sr3FeTaO7的转变温度为6.6K，而Sr4FeTaO8的转变温度为3.7K。在SrO-Fe2O3-Nb2O5体系中也得到了类似的结果。
在还原性气氛下利用固相反应法合成了Sr3FeMoO7和Sr4FeMoO8，它们分别属于n=2和n=1的R-P相，利用室温和低温(10K)中子衍射结合X射线衍射确定了Sr3FeMoO7的晶体结构与磁结构，Fe3+和Mo5+无序分布在B位置，相邻原子为反铁磁耦合，且磁矩数值相当。其磁性与磁阻性质与结构一致。因为Sr4FeMoO8的稳定性欠佳，仅对其结构与性质进行了初步研究。