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钙钛矿金属氧化物是一类强关联电子材料,具有很多独特的物理性质,如超导电性、巨磁电阻、金属-绝缘体转变等,在凝聚态物理和材料应用方面均具有十分重要的研究价值。由于阳离子排列方式的不同,LaBaCo2O6-δ（LBCO）可分为无序、有序和纳米有序三种不同的结构,有着不尽相同的晶格参数,从而导致磁性和电输运行为的不同。例如,在电输运方面,无序和纳米有序的LBCO材料为金属导电,而有序的LBCO为半导体。但是,无序和有序的LBCO均为软磁材料,而纳米有序的LBCO则具有较大的矫顽场。与块体LBCO材料不同,外延生长的LBCO薄膜的磁性接近纳米有序相,而导电性则类似于有序相,是目前困扰LBCO薄膜研究的尚未解决的主要问题之一。此外,在LBCO薄膜磁性研究中,基片和测量环境信号不容易消除,使得LBCO薄膜无法与块体材料进行定量比较,从而阻碍了人们对LBCO薄膜磁性的进一步认识。针对LBCO薄膜研究中存在的这些问题,本论文研究了脉冲激光沉积（PLD）的LBCO薄膜在SrTiO3（STO）、MgO和LaAlO3（LAO）三种单晶基片上的外延生长行为,探讨了薄膜的电输运和磁性与生长行为之间的内在联系;在微畴框架下,推导了一个解析磁化公式,用于消除衬底和环境对LBCO薄膜磁信号的影响,并通过拟合磁化曲线进一步研究了LBCO薄膜的低温磁特性;通过控制LBCO外延薄膜的初始状态,研究了薄膜电阻对O2/H2气体切换的响应,并探讨了利用LBCO薄膜测量真空压力的可行性。本论文工作的研究内容和主要结果如下:（1）PLD制备LBCO外延薄膜的生长行为:利用PLD技术,在（001）取向的STO、LAO和MgO三种单晶基片上制备了LBCO外延薄膜,并用高分辨率X射线衍射对高温氧气退火前后的LBCO外延薄膜进行了表征。研究结果表明,在LBCO外延薄膜中,双钙钛矿结构是主导相,但可能存在不同取向外延生长共存的现象,例如,a和c取向外延生长的共存。因此,LBCO薄膜可以是外延生长的,但严格来说,不能被视为单晶薄膜。在2 Pa的高氧气氛中,这三种衬底上的LBCO薄膜都以正常的赝钙钛矿（001）取向外延生长;在～2×10-4Pa的低氧气氛中,STO和LAO衬底上的LBCO薄膜仍然是（001）取向生长的,但在MgO衬底上变成了反常的（110）取向生长。LBCO薄膜与MgO（001）基片的界面原子结构分析表明,在MgO衬底上（110）取向外延生长的LBCO薄膜需要一个能够允许氧空位（VO）稳定形成的条件。这一结论被在低氧条件下（001）取向外延生长的LBCO薄膜中观察到的VO有序所证实。（2）LBCO外延薄膜的电输运和磁学性质:所有的LBCO薄膜在经过900℃高温氧气退火后均在300 K以下表现出典型的半导体导电特征,但不同样品之间的电阻率随温度的变化存在差异,也不完全符合非晶半导体的变程跳跃机制,与生长行为之间存在一定的联系。外延生长的LBCO薄膜的电输运行为不属于单一的空穴导电,需要考虑电子载流子的贡献。LBCO外延薄膜的磁性也与生长行为有关,例如,不同取向外延生长的共存导致了LBCO外延薄膜具有相对较大的矫顽场,矫顽场的大小则取决于外延晶粒的共存状态。在微畴模型的基础上,推导出了一个能够描述铁磁（FM）磁滞回线的解析公式,并通过空白基片的磁化曲线拟合成功地消除了LBCO样品测量过程中基片和环境信号的影响,进而得到了不同温度下没有干扰信号的LBCO外延薄膜的磁滞回线,并与有序的LaBaCo2O6的数据进行了定量比较。所有高温氧气退火后的LBCO外延薄膜在10 K下的饱和磁矩都比较接近有序的LaBaCo2O6（～1.6μB/Co）,其中在低氧环境中外延生长的LBCO薄膜相对较大（1.4±0.1μB/Co）。利用解析的FM磁化公式,拟合了LBCO薄膜在10、40、179和200 K下的磁滞回线,发现所有LBCO薄膜在10 K下的FM纳米团簇尺寸都在1.6-1.9 nm之间,并随着温度的升高而逐渐增大。此外,利用铁磁纳米团簇模型,进一步解释了LBCO薄膜场冷和零场冷磁化曲线在居里温度点附近出现的“不可逆”现象。（3）LBCO外延薄膜的气敏性质:利用PLD在低氧环境下制备的LBCO外延薄膜,研究了薄膜初始状态对气敏性质的影响,其中LBCO外延薄膜的初始状态通过在900℃的1 atm O2环境中或400℃的1 atm H2环境中退火来控制。研究结果表明,直接沉积、氧气退火和氢气退火样品的电阻对O2/H2切换的响应不同,其中氢气退火样品的薄膜电阻值变化最大,高达4个数量级。对于氧气退火样品,薄膜电阻的变化很小,表明氧气退火对LBCO外延薄膜的气敏性能有抑制作用。在不同O2/H2比例气氛中LBCO薄膜电阻随温度的变化表明,有两种可能的机制在决定LBCO外延薄膜的电阻方面起作用,即催化反应机制与氧化还原机制的竞争。在相对较低的温度下,LBCO外延薄膜对O2/H2气体切换的响应以催化反应机制为主,而高温时氧化还原机制决定着特定O2/H2比例气氛中LBCO外延薄膜的电阻值。（4）LBCO外延薄膜的相关应用基础研究:为了探究LBCO外延薄膜在实际应用方面的可行性,设计了一种LBCO粉末靶,并利用射频磁控溅射方法在MgO（001）单晶基片上制备了LBCO外延薄膜。在优化的沉积条件下,所制备的LBCO外延薄膜具有正常的（001）外延生长关系,并在高温氧气退火后表现出半导体导电特征,说明LBCO外延薄膜以双钙钛矿结构为主。LBCO外延薄膜对温度敏感,高温氧气退火后,样品的电阻温度系数在特定温度下可高达～19%/K,因此被进一步制成了用于测量真空压力的微型传感器。当Ar、N2、O2或H2的压力从0.1 Pa切换到100 Pa时,LBCO微型传感器的响应几乎一样,并且能够测量5×10-2-1×10~5Pa范围内的真空压力。除线宽为200μm的LBCO微型传感器外,其它四个线宽为30、60、90和120μm的传感器具有几乎相同的真空压力响应曲线,而动态响应范围将随着传感器线宽的减小而增大。