钙钛矿或类钙钛矿型过渡金属氧化物具有丰富的电、磁、光等物理性质和广阔的应用前景,一直是人们研究和关注的焦点之一。而作为钙钛矿型钴氧化物中的重要成员之一,LaCoO3具有诸多特殊的性质,如复杂的电子自旋态转变、自旋玻璃态行为等,可广泛应用于磁敏、磁记录、磁存储及激光器件等领域。尤其是近年来发现在LaCoO3纳米材料及外延薄膜中存在的低温铁磁行为,更是引起人们对其自旋态转变机理和铁磁行为起源的深入研究。论文选题利用高分子辅助沉积法在Si、SrTiO3及LaAlO3单晶基底上制备LaCoO3纳米多晶颗粒薄膜及外延薄膜,研究了LaCoO3薄膜在衬底调控晶格畸变状态下的结构特征与铁磁行为,旨在探明LaCoO3外延薄膜体系中存在的自旋态转变、铁磁起源等问题,为实现对LaCoO3薄膜电、磁学性能微观调控提供了实验依据。具体内容如下：第一章,从钙钛矿型氧化物的晶体结构、电子结构及磁结构特点出发,介绍了钙钛矿及类钙钛矿型金属氧化物尤其是LaCoO3中存在的一些典型物理效应及特性,并在此基础上重点对LaCoO3块材、纳米粒子、纳米线及外延薄膜的研究进展进行了总结和综述。第二章,利用高分子辅助沉积法,在(100)取向的单晶Si基底上制备了LaCoO3多晶颗粒薄膜。晶体结构与磁性能研究表明,当膜层较薄时,由于受到Si(100)单晶基底面内格点的影响,薄膜倾向于沿单晶基底的格点外延生长,而形成与基底结构更为相近的La2CoO4相；而控制旋涂转速为1500rpm条件下制得的LaCoO3薄膜为单一LaCoO3相,膜层致密、表面平整、无裂纹,厚度约200nm,组成颗粒粒径约100nm；低温下LaCoO3多晶薄膜基本处于非磁基态,存在少量的顺磁相。第三章,利用一种简单易行的高分子辅助沉积法,首次在(001)取向的SrTi03单晶基底上,成功制备了不同厚度的LaCoO3外延薄膜。通过对薄膜的晶体结构及外延属性研究发现,利用高分子辅助沉积法制备的LaCoO3薄膜外延效果良好。由于LaCoO3与SrTiO3之间存在晶格失配,LaCoO3薄膜受到基底二维面内的张应力,导致其结构中的CoO6八面体发生畸变；同时,在LaCoO3外延膜结构中,单胞体积的增大和基底对C006八面体扭转的抑制,都有利于降低C006八面体的晶体场分裂能,稳定Co3+的较高自旋态,使得所有LaCoO3外延膜在约85K以下均表现出铁磁行为(不同于LaCoO3块材的非磁基态)。而存在于外延薄膜中的晶格弛豫效应,也使得C006八面体所受的外延应力及其畸变程度均随着薄膜厚度的增加而有所减弱,这也在一定程度上增大了C006八面体的晶体场分裂能,减少了处于较高自旋态Co3+的数量。第四章,同样利用高分子辅助沉积法分别在(100)、(110)及(111)三个取向LaAlO3单晶基底上成功制备了不同取向、不同厚度的LaCoO3外延薄膜,首次通过控制和改变LaAl03单晶基底的取向实现对LaCoO3外延薄膜取向的控制,并研究了不同面内对称结构对LaCoO3磁性能的影响,并进一步揭示LaCoO3外延薄膜中存在低温铁磁行为的起源。结构分析发现,由于不同取向薄膜的弹性膜量及面内受力情况不同,导致(100)取向LaCoO3外延薄膜中主要存在类Jahn-Teller效应的CoO6八面体畸变,(111)取向LaCoO3外延薄膜中却主要存在CoO6八面体的扭转,而(110)取向的LaCoO3外延薄膜中CoO6八面体的变形则介于以上两者之间。磁性能研究发现,CoO6八面体的Jahn-Teller畸变在诱导LaCoO3外延薄膜产生铁磁有序并稳定Co3+的中自旋态过程中发挥着关键的作用,导致LaCoO3/(100) LaAl03外延薄膜表现出明显的低温铁磁行为,LaCoO3/(110) LaAl03外延薄膜的低温铁磁信号则相对变弱,而LaCoO3/(111)LaAlO3外延薄膜的低温铁磁信号则更弱。第五章,选取与Co3+同价的Fe3+作为B位掺杂离子,以(100)取向的SrTiO3和LaAlO3单晶为基底,采用高分子辅助沉积法制备LaCo1-xFexO3外延薄膜,研究在B位掺杂和外延应力双重作用下LaCoO3的结构及磁性能变化。结果表明,随Fe掺杂量的增大,LaCoO3单胞体积增大；对于LaCo1-xFexO3/SrTiO3薄膜而言,BO6八面体的Jahn-Teller畸变程度逐渐减弱,薄膜所受外延应力也随之减小；对于LaCo1-xTexO3/(100)LaAlO3薄膜而言,BO6八面体的Jahn-Teller畸变程度及外延应力则均随Fe掺杂量的增大而增大。分析表明,在以Co3+-O-Co3+铁磁相互作用为主导的LaCoO3外延薄膜中掺入少量Fe3+后,Fe3+-O-Co3+之间存在反铁磁相互作用,减弱了原体系中的铁磁相互作用；Fe掺杂量增大(x≥0.1)时,Fe3+-O-Co3+之间的反铁磁相互作用增强,甚至出现Fe3+-O-Fe3+之间的强反铁磁相互作用,进一步破坏体系中铁磁相互作用,薄膜则表现出类顺磁态行为。此外,B位Fe3+的掺入还可能稳定低自旋态的Co3+,进而抑制LaCoO3外延薄膜体系中的铁磁相互作用。因此,采用化学成分调控的方法引入其它离子,对LaCoO3外延薄膜磁性能的影响比外延应力更大。