小半径稀土离子锰氧化物作为一类重要的多铁性材料,在磁电传感器、多态存储器等领域中具有巨大的潜在应用价值。本论文采用原子模拟方法,对几种小半径稀土离子锰氧化物的结构特征以及缺陷行为进行了研究,以期深入理解材料的物理性质及其背后机制,对调制材料、实现性能优化有所帮助。本文首先对六方h-YMnO3和h-HoMnO3构建了能准确描述晶体结构性质的原子间Buckingham短程相互作用势及核-壳模型势函数。采用该势函数对体系缺陷行为的计算发现,本征缺陷中氧弗兰克尔缺陷的能量最低,ab面内的氧离子更易于形成空位;阳离子掺杂将通过电子缺陷进行电荷补偿;理想晶体中Mn位取代能量较低;氧化学计量失配促进掺杂,并使掺杂倾向于稀土离子取代;掺杂将加重MnO5三角双棱锥的畸变,抑制倾斜和扣曲,从而影响材料铁电极化及磁有序。随后,采用同样的势函数,我们模拟了理想六方h-YMnO3及氧化学计量失配的YMnO3-δ体系中的横向180°电中性互锁畴壁。在理想晶体中,两种不同构型的畴壁无明显能量差异。结构上看,畴壁宽度很窄,边界锐利,畴壁中心区域结构畸变被抑制,Mn3+离子与Y3+离子形成双弧线图样。YMnO3-δ体系中两种构型畴壁的能量差距增大,氧空位沿畴壁中心聚集并有序排列,在进一步抑制结构畸变的同时缓和了结构突变,使畴壁传导性增强。其次,我们分别对正交结构的o-RMnO3(R=Dy、Y、Ho)拟合了可准确反映理想晶体及Ca2+掺杂体系结构性质的原子间相互作用势及核-壳模型参数。正交结构中肖特基缺陷是能量最低的本征缺陷,稀土离子与Mn3+离子反位缺陷也可能出现。Ca2+掺杂浓度较低时将形成结构与成分均近似CaMnO3的团簇,半掺杂的R0.5Ca0.5MnO3体系中则将出现类RMnO3与类CaMnO3条带层交替排列的有序构型。稀土离子半径愈小,体系电荷有序倾向愈强。最后,在长程库仑相互作用和短程Buckingham相互作用构成的各向同性的原子间相互作用的基础上,我们引入了描述过渡金属各向异性作用的Angular overlap势,构建了可同时准确描述YMnO3六方相及正交相两个体系的结构特征的势函数。对体系的本征缺陷的计算采用了点缺陷自作用修正的超晶胞方法。对体系氧化反应机制的分析发现,氧化反应在六方相中通过氧间隙离子进行,而在正交相中将由Y3+离子空位补偿,且正交相的氧化倾向更强。