碱土金属钙钛矿AFe O3（A=Ca,Sr,Ba）是少有的能够稳定反常高价态Fe4+离子的化合物,这些体系展示了强烈的p-d杂化效应、螺旋磁有序、半金属行为、电荷歧化以及拓扑的自旋结构等有趣物理性质,是凝聚态物理研究的重要前沿。特别是立方相BaFe O3的螺旋磁结构受磁场和化学掺杂等影响甚大,为研究高价态Fe4+化合物的物性调控提供了理想材料体系。本论文利用常压浮区熔化法单晶生长并结合特有的高温高压技术,首次制备了B位Mn4+、Co4+等离子掺杂的BaFe O3大体积高压单晶,详细研究了相关固溶体系的晶体结构与综合物理性质,取得的主要研究成果如下:（1）利用常压浮区熔化法和高压高温合成技术（以下简称“两步法”）,首次成功得到了大体积BaFe1-xMnxO3（0≤x≤1）固溶体高压单晶。实验结果表明当x＜0.3时,固溶体系具有跟母体相BaFe O3相同的简单立方Pm-3m钙钛矿结构;当Mn含量超过0.3时,固溶体系结晶为BaMnO3型的4H六方结构,空间群为P63/mmc;掺杂组分在x=0.3时出现结构相分离,立方相与六方相共存。通过交直流磁化率和比热测试,获得了固溶体丰富的磁转变相图:未掺杂母相BaFe O3在TN≈117 K以下具有螺旋型反铁磁序,Mn的微量（5%）掺入可破坏螺旋磁结构,导致材料在TC≈118 K时发生铁磁相变;在x=0.1～0.6组分范围内,由于Mn掺入形成反铁磁与铁磁竞争,未能观察到长程磁有序;而当x＞0.7时的组分以Mn-O-Mn的反铁磁作用占主导,形成TN逐渐增大的反铁磁相。除未掺杂的BaFe O3出现半导体-金属转变外,其余Mn掺杂组分均为半导体或绝缘体输运性质,且随着Mn含量增大,绝缘性越来越强。（2）利用“两步法”技术,在5 GPa和1023 K条件下制备得到了大体积4H-BaMnO3单晶。单晶结晶为P63/mmc空间群的六方钙钛矿结构,共面的Mn O6八面体形成的二聚体通过顶角的O原子沿c轴方向相互连接,形成-A-B-A-C型4H结构的排布方式。4H相在TN≈263 K时发生长程反铁磁相变。另外,当合成压力增加到20 GPa时,可得到一个全新的多晶相。该高压相仍然具有六方P63/mmc对称性,但元胞体积减少了2.05%。在这个新相中,沿c轴方向上的Mn O6二聚体之间被ab平面内的Mn O6八面体层分隔,形成-A-B-C-A-C-B型的6H结构。6H相在TN1≈220 K和TN2≈25 K时出现两次长程反铁磁相变。4H和6H相不同的磁性质跟这两个相不同的晶体结构紧密相关。（3）利用“两步法”首次生长了Co-5%掺杂的大体积BaFe0.95Co0.05O3高压单晶,并与Mn-5%掺杂的BaFe0.95Mn0.05O3单晶进行了比较研究。研究表明两个体系晶体均具有Pm-3m简立方钙钛矿结构,且Fe、Mn、Co均为+4价,Mn4+和Co4+的引入均可改变BaFe O3原本的螺旋磁结构,使其在TC≈118 K发生长程铁磁有序相变。但不同的是,掺杂Mn4+离子的磁矩方向与Fe4+离子的磁矩方向相反,因而Mn4+的掺入降低了体系的饱和磁矩;而Co4+离子拥有eg电子,可与Fe4+离子发生双交换铁磁相互作用,从而提高了体系的饱和磁矩。Mn4+和Co4+的引入均可改变母体相的电输运性质,相比之下,Mn4+的引入可更显著抑制材料体系的巡游电子行为。