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近年来,磁性和铁电性共存的多铁性材料由于其在自旋电子学领域诱人的应用前景而得到广泛关注,新型多铁性材料的设计和探索成为热门研究课题。功能钙钛矿氧化物体系作为多铁性材料的潜在候选者而处于相关研究领域的核心地位。此外,钙钛矿氧化物多自由度(晶格、电荷、自旋和轨道)之间的耦合也吸引着科学家的注意。本文围绕钙钛矿稀土铁氧体RFeO3以及双钙钛矿R2NiMnO6和R2CoMnO6体系(R为稀土元素),通过第一性原理计算研究了其晶体结构和物理性能。本工作引入了三种用于改性钙钛矿体系的“力”,分别为化学压(稀土离子半径效应)、静水压以及外延应变。由于这三种“力”皆可影响钙钛矿体系的体积和物理性质,我们将其称为“改性力”。我们试图通过施加这三种“改性力”,在这三类钙钛矿体系中诱导或调控其磁性、铁电性、多铁性和其他电学性能。通过第一性原理计算,获得如下主要结论：稀土钙钛矿体系晶体结构和物理性能的化学压和静水压效应并不是等价的。一方面,化学压对稀土钙钛矿体系(例如RFeO3和R2NiMnO6)的氧八面体扭转影响较静水压更为明显,而其对体系键长(例如Fe-O, Ni-O和Mn-O键长)的影响则弱于静水压。另一方面,静水压对稀土钙钛矿体系晶体结构参数的影响往往是线性的,而化学压则不然,例如晶格常数b和键长随化学压的变化趋势并不是单调的。此外,化学压和静水压对稀土钙钛矿体系磁性的影响即可能是相似的(RFeO3的弱铁磁磁矩),也可能是相反的(R2NiMnO6的铁磁居里点)。发展了钙钛矿(A’BO3)1/(A"BO3)1超晶格杂化非本征铁电性的原子理论,导出了联系于B06八面体扭转((ωR和ωM分别为八面体反相和同相扭转)和A位离子反铁电位移的两个能量项△E1和AE2。其中,三阶耦合关系ωRωMP是(001)晶面取向(A’BO3)1/(A"BO3)1超晶格体系铁电性的起源。同时,我们指出沿着(001)晶面取向生长的(A’BO3)m/(A"BO3)n超晶格(A’B03和A"B03皆为Pbnm对称性,a-a-c+型扭转)的铁电性具有规律性—当且仅当m和n都为奇数时,超晶格的空间群为极性的Pmc21。提出一种构筑室温多铁性材料的崭新思路,即将本身不具铁电性的两种双钙钛矿铁磁体形成超晶格、利用两者不相等的阳离子反向平行位移诱导非本征铁电性(improper ferroelectricity),通过第一性原理计算与蒙特卡罗模拟,从理论上预言了近室温多铁性新材料-R2NiMnO6/La2NiMnO6超晶格。这种多铁性新材料于室温附近具有铁磁铁电共存、且性能可调的特点,可望为室温多铁性材料的研究带来新的契机。通过外延应变方法在顺电的稀土铁氧体中诱导出铁电性,进而使体系具有多铁性,其极化强度和反铁磁奈尔温度可被化学压和外延应变调控。第一性原理计算表明：一方面,在稀土铁氧体CeFe03,PrFe03,NdFe03和SmFe03中施加足够大的压应变会使体系相变为四方P4mm相；另一方面,稀土铁氧体RFeO3(R =Ce～Er)在足够大的拉应变下相变为P21am(I)相,并可能在临界拉应变出呈现一个多相界。预言了静水压驱动的双钙钛矿R2CoMnO6体系(R=Nd,Sm,Gd,Tb,Dy,Ho和Er)高自旋-低自旋转变。这是一个一级相变,伴随着R2CoMnO6体系的晶体结构、磁性和电学性能的突变。对于R=Nd,Sm,Gd和Tb的体系,高自旋-低自旋的转变也是绝缘体-半金属转变,而对于R=Dy,Ho和Er的体系,高自旋-低自旋转变则是绝缘体-半导体转变。