低维过渡金属氧化物的物理性质一直是凝聚态物理研究中的热点。近年来,准一维自旋链Ca3Co2O6及其相关化合物作为低维过渡金属氧化物中的模型材料受到了广泛研究。该体系化合物由于其特殊的低维晶体结构及其自旋-晶格强烈耦合表现出了一系列极为复杂的磁性质如1/3磁化台阶、非公度的磁性、铁电现象等。然而目前对Ca3Co2O6及其相关化合物一系列复杂磁性行为的各种解释大都是针对各自实验结果给出的自洽的解释,缺乏普适性。Ca3Co2O6及其相关化合物基态磁性质及其起源仍是该领域的热门研究问题。因此,本文首先通过常规掺杂研究不同性质的离子掺杂对Ca3Co2O6化合物磁性质的调控及其起源。由于掺杂研究的结果展现出一系列复杂的现象,我们继续由此引申做了深入的研究,现将主要内容介绍如下：一、概述Ca3Co2O6及其相关化合物的研究现状。首先简要介绍该体系化合物的晶体结构、电子结构及磁结构。接下来分别就该体系化合物高温及低温下的磁性质进行讨论。分析目前研究结果得出该类化合物研究中的热点磁学问题。二、简述脉冲强磁场科学平台的构成。重点介绍脉冲强磁场电子自旋共振(ESR)测量装置及磁化测量装置。针对ESR装置,详细介绍其测量原理、发展历程及装置构成；而针对磁化测量装置,重点介绍其磁化测量样品杆的研制原理及数据采集电路的相关设计。三、为了系统性研究离子掺杂对Ca3Co2O6的磁性调控,本文首先以非磁性Sc3+离子和磁性Mn4+离子掺杂为例,采用常规磁性测量实验与理论计算相结合的方式对不同性质的离子掺杂对Ca3Co2O6化合物磁性质的调控展开研究。研究结果表明：非磁性Sc3+离子掺杂并未对于体系链内的铁磁性相互作用产生很强的调制效应,整个体系仍然以铁磁性相互作用占据主导地位；然而磁性Mn4+离子掺杂则会抑制体系的铁磁性相互作用并最终导致体系内以反铁磁相互作用占据主导。四、Mn4+离子掺杂对磁性的调控不仅展现出一系列复杂的磁学现象,还会引起铁电极化现象,使其在新型的铁电材料方面具有很强的应用背景,因此我们对Mn4+离子掺杂化合物展开更为详细的研究。由于其在低温下表现出同Ca3Co2O6化合物不同的自旋玻璃态。因此,研究中通过制备特定组分的自旋链单晶样品Ca3Co1.62Mn0.38O6并利用磁记忆效应实验来间接研究其低温下异常自旋玻璃态磁性行为的起源。研究结果表明：单晶样品Ca3Co1.62Mn0.38O6中存在着磁记忆效应。这种磁记忆效应由化学无序和竞争磁相互作用导致并可以用唯相层系理论模型来进行描述。五、Mn4+离子掺杂对磁性的调控机理目前认为可能是在链内引入了反铁磁自旋排列,也可能是掺杂导致体系产生Ising特性的改变,并未有确定结论。同时,Ca3CoMnO6的自旋链的交换相互作用究竟是为J1-J2换模型或者是二聚体模型也存在一些争议。因此我们在研究中强磁场磁化以及ESR测量手段继续对于Mn4+掺杂化合物自旋基态性质进行研究。结果表明：Mn4+掺杂含量为x=0.8-1.0时,体系存在两个变磁性转变；而当掺杂含量低于0.8时,体系内只存在一个低场的磁转变。x=0.8-1.0的两个变磁性转变分别对应自旋链内自旋排列由基态反铁磁态↑↑↓↓到亚铁磁态↑↑↓↑,以及亚铁磁态↑↑↓↓到铁磁态↑↑↑↑的转变；而x<0.8的转变则为亚铁磁态↑↑↓↑到铁磁态↑↑↑↑的转变。高场ESR测量则展现了四个存在自旋隙且分别对应Mn4+和Co2+离子的共振模式,这些自旋隙被认为同自旋链内的二聚效应相关。六、由于Ca3CoMnO6中存在的铁电效应被认为同体系的伊辛特性相关,而目前的报导显示单纯的Mn4+离子掺杂并不能影响体系的伊辛特性,因此接下来的研究中我们首次提出通过非磁性Zn2+离子替代Ca3CoMnO6中的剩余Co位来研究该Co位对体系内伊辛特性的影响。研究结果表明：在奈尔温度以下,体系展现出可以用易面各向异性来描述的反铁磁共振模式,这说明Ca3ZnMnO6样品中伊辛特性消失,证明C04+离子在Ca3CoMnO6的伊辛特性中起着决定性作用。