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钙钛矿结构锰氧化物体系中因其电子、自旋、轨道和晶格之间的强烈耦合，导致其具有丰富的物理特性，例如电荷-自旋-轨道有序，金属绝缘体转变，相分离，庞磁电阻等。由于锰氧化物中存在双交换作用、超交换作用等各种复杂的相互作用，所以并没有完整的理论体系来解释观察到的物理现象。因此，进行更多的研究来更清楚的了解钙钛矿锰氧化物中丰富的物理特性是非常有意义的。 本论文利用脉冲激光沉积技术制备锰氧化物薄膜(Pr0.5Sr0.5MnO3(PSMO)、Nd0.2Sm0.3Sr0.5MnO3(NSSMO))和锰氧化物异质结。系统的研究了锰氧化物薄膜的生长、结构和输运特性;系统的研究了锰氧化物异质结的阻变开关特性。最后本文对Co掺杂La0.7Sr0.3MnO3块材进行了系统的结构、磁性和输运特性研究。主要研究成果如下: 1.研究了在LAO衬底和BTO衬底上生长的PSMO薄膜的物理特性。研究发现，在BTO上生长的PSMO薄膜受到衬底的拉应力，形成正交结构的PSMO薄膜，其表现为铁磁金属导电特性，出现第一类庞磁电阻效应（居里温度附近出现磁电阻的极大值）。而在LAO上生长的PSMO薄膜受到衬底的压应力，形成四方结构的PSMO薄膜。随着温度的升高，四方结构的PSMO薄膜出现反铁磁绝缘体到铁磁金属的转变(～140 K)，最后转变为顺磁半导体(～240 K)。在磁场下，四方结构PSMO薄膜的低温反铁磁绝缘体被融化为铁磁金属导体，出现第二类庞磁电阻效应（在磁场下出现金属绝缘体相变，从而出现较大磁电阻值）。实验结果证明PSMO薄膜的晶格和自旋-电荷-轨道强烈耦合在一起。通过静态晶格应变实现对PSMO薄膜的物理特性的控制。 2.研究了四方结构PSMO薄膜磁电阻和各向异性磁电阻(AMR)。研究发现发现，在低温反铁磁区域(10K)，仍然存在～4 Mn离子组成的铁磁团簇，形成铁磁相和反铁磁相共存的现象。研究发现在低温反铁磁区域，AMR出现两重对称性向四重对称性转变。上述现象来源于四方结构PSMO薄膜（A型反铁磁）在外磁场下反铁磁层间形成自旋倾斜，导致反铁磁融化。 3.研究了四方结构PSMO薄膜的电致电阻效应（研究基于自己搭建的测试设备）。研究发现，在连续电流测量电阻率随温度的变化曲线时，当测量电流大于～1mA，转变峰（电阻极值）随着测量电流的增加而降低;当测量电流小于～1 mA，转变峰几乎不变。然而当使用脉冲电流测量电阻率随温度的变化曲线时（脉冲宽度1 ms），转变峰没有测量电流依赖的关系。实验结果表明电致电阻效应来源于大电流产生焦耳热使样品表面温度和腔体环境温度产生温度差，而不是之前报道的锰氧化物eg电子的巡游特性的影响。 4.研究了在(001)、(011)和(111)方向的LaAlO3(LAO)，(LaAlO3)0.3(Sr2AlTaO6)0.7(LSAT)，SrTiO3(STO)衬底上生长的Nd0.2Sm0.3Sr0.5MnO3(NSSMO)薄膜的形貌及输运特性。研究发现，NSSMO薄膜的晶格和自旋-电荷-轨道强烈耦合，导致在不同衬底上的NSSMO薄膜的具有不同性质。NSSMO薄膜的高度有序棒状形貌特性强烈依赖于衬底（衬底类型及晶向）和NSSMO薄膜晶格的关系。多数NSSMO薄膜的电阻率随温度的变化曲线出现金属绝缘体相变，且满足Efros-Shklvskii变程跃迁模型。 5.研究了肖特基势垒型阻变器件(Ag/Nb-SrTiO3)和绝缘体/铁磁锰氧化物异质结型阻变器件(CeO2/La0.7(Sr0.1Ca0.9)0.3MnO3)的电阻开关效应。在此两类阻变器件中均观察到了显著的电阻开关效应。通过一系列实验结果证明在肖特基势垒型Ag/Nb-SrTiO3阻变器件的电阻开关效主要是电子在肖特基势垒附近的俘获/释放，调节肖特基结耗尽层宽度实现电阻开关效应;绝缘体/铁磁锰氧化物型CeO2/La0.7(Sr0.1Ca0.9)0.3MnO3阻变器件的开关效应来源于电子的在绝缘层的隧穿和界面电子俘获/释放过程。实验结果表明电子在界面的俘获/释放对电阻开关器件起到关键作用。 6.研究了利用电阻开关效应控制了绝缘体/铁磁锰氧化物型阻变器件的磁性。将CeO2/La0.7(Sr0.1Ca0.9)0.3MnO3器件往复的设置到高电阻态和低电阻态，器件的饱和磁化强度会在5.29×10-4 emu和5.02×10-4 emu之间往复出现，实现利用阻变器件控制其磁性的目的。此现象主要来源于在不同电阻态，电子在界面的俘获/释放可以帮助/阻碍双交换作用的形成，从而增加/减小磁化强度值，实现对阻变器件磁性调控的目的。 7.研究了B位掺杂的La0.7Sr0.3Mn1-yCoyO3（0≤y≤1）的磁性和输运特性。实验结果发现在中间Co掺杂区域(0.3＜y≤0.9)，系统进入到一个复杂的相分离系统，它既表现出玻璃态特性也表现出铁磁态特性。交流磁化率结果证实系统处于类超顺磁自旋玻璃态和再入玻璃态共存现象。居里外斯定律拟合的结果表明Co3+一直处于中间自旋态，而Co4+在y=0.6时从高自旋态转(y≤0.6)变为中间自旋态(y＞0.6)。在中间Co掺杂区域，温度依赖的电阻率出现金属绝缘体转变特性，且在整个温度区间符合三维变程跃迁模型。实验结果表明，B位Co掺杂破坏了锰氧化物的双交换作用，导致系统进入复杂的双交换和超交换的自旋涨落系统。