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钙钛矿结构锰氧化物由于具有庞磁电阻效应等丰富的物理现象，成为凝聚态物理研究的热点。近来一种被认为是“电子型”导电体系的高价态掺杂锰氧化物引起了人们的注意，并对其导电类型存在很大的争议。本论文系统研究了Ce4+和Zr4+离子掺杂的锰氧化物的电输运行为，证明了此类体系中的载流子为空穴型。
在4价元素掺杂的锰氧化物La0.7Ce0.3MnO3(LCeMO)和La0.8 Zr0.2MnO3(LZMO)外延薄膜中观察到CMR效应。研究发现，随着氧含量的逐步降低，样品的电阻率持续上升，金属-半导体转变温度逐步向低温移动，直至消失。两样品均具有正的霍尔系数，说明载流子为空穴。随着氧含量的下降，载流子浓度下降，与空穴型导电的物理图像吻合。XPS研究表明，样品中的Mn处于Mn3+与Mn4+的混合态。在真空中充分脱氧后，Mn离子以Mn2+和Mn3+的混合价态的形式存在，此时样品表现为绝缘态行为，没有观察到CMR效应。上述结果表明在LCeMO、LZMO薄膜中出现的CMR效应和Mn3+和Mn4+之间的双交换作用有关，并非起源于Mn3+和Mn2+之间的双交换。
高分辨电镜研究表明LCeMO中存在微观上的成份不均匀，部分的Ce没有进入晶格，而是形成了纳米尺寸的氧化物析出，使得在阳离子位置出现大量空位，导致Mn4+的大量出现。
锰氧化物最具吸引力的一面可能是在人工结构材料和微电子学器件方面的应用，特别是锰氧化物异质结，但目前对于异质结界面的具体信息还知之甚少。论文中通过对锰氧化物p-n异质结输运特性的研究，定量地研究了p-n结的界面势垒，以及影响界面势垒的一些因素，对p-n结的输运机制进行了一些初步探讨，并研究了磁场对p-n结输运行为影响。制备了锰氧化物基p-n异质结，其整流特性与传统半导体p-n结理想整流方程J=Jo[exp(qV/nkBT)-1]相符合。通过对饱和电流密度的分析，计算了p-n异质结中的界面势垒高度。测量了p-n结电容并得出了另外一组界面势垒高度，与J-V测量所得结果一致。研究了影响界面势垒高度的一些因素。发现在锰氧化物掺杂浓度相同的情况下，不同带宽的锰氧化物对界面势垒高度没有明显的影响。STON衬底的掺杂浓度对界面势垒高度影响很大，掺杂浓度越高，界面势垒越低。锰氧化物薄膜厚度对界面势垒高度影响强烈，薄膜厚度大于300A时，界面势垒高度不受薄膜厚度影响，薄膜厚度小于300A时，势垒高度随薄膜变薄而下降。
探讨了p-n异质结中电输运机制，在衬底载流子浓度很低时，势垒区较厚，电子以热激发的形式越过势垒。在衬底载流子浓度很高时，势垒区较簿，载流子主要以隧穿的方式穿过势垒。成功制备了隧道p-n异质结，在其中观察到类似于传统半导体隧道二极管的整流特征。研究了磁场对p-n异质结电输运的影响。电流以扩散电流为主时，p-n异质结几乎没有表现出磁电阻效应，表明磁场对界面附近的能带结构没有作用。电流以隧穿电流为主时，p-n异质结具有显著的负磁电阻效应，经分析磁电阻效应主要是界面耗尽层在磁场下变薄所致。
在LPCM/STON p-n异质结中观察到比较复杂的磁电阻效应，在锰氧化物居里温度附近磁电阻效应受到电流的强烈影响，表现为在小电流输入时为负磁电阻效应，大电流输入时为正磁电阻效应。正磁电阻效应是由于p-n结中的电流分布在磁场下发生改变的结果。建立了一个简单的物理模型，可以很好地解释此类复杂的磁电阻现象。这一结果表明可以通过磁场改变电流密度分布在锰氧化物人工结构中实现大的正磁电阻效应。