低维磁性材料具有丰富的相图和奇特的物理性质,并且与多铁性、高温超导等功能材料密切相关。对低维磁性材料的相图和物理性质的研究有助于探索引起这些奇异现象的机制,从而对寻求新的功能材料提供了帮助。因此关于低维磁性材料的研究吸引了科学家们的广泛关注。近十几年来,关于低维磁性材料中多铁性的研究取得了显著的成果,包括其机制的理论研究和材料的发掘。本论文中,我们选取了两个典型的低维磁性材料,它们分别是Ising自旋链体系Ca3CO2O6和S = 1的自旋链体系NiCl2-4SC(NH2)2。通过Mn离子替代制备了Ca3Co2-xMnxO6和MnCl2-4SC(NH2)2单晶,详细研究了它们的晶体制备和晶格结构。另外还对它们的磁性质、铁电性和热输运性质进行了细致的研究。本论文分为四章,每章的主要内容概要如下:第一章首先简单地介绍了低维磁性体系的发展历史和研究现状,针对自旋链、自旋梯子和准二维磁性体系的基态和激发态的性质进行了讨论。然后简单介绍了多铁性,并列出了几种导致多铁性的物理机制,详细讨论了几种低维磁性体系中的多铁性。最后对准一维自旋链体系Ca3Co2O6和S = 1的自旋链体系NiCl2-4SC(NH2)2的研究进展进行了概况,另外还对它们掺杂的研究工作也进行了讨论。第二章系统地研究了 MnCl2-4SC(NH2)2单晶的生长条件,晶体生长主要从溶剂、原料的摩尔比和温度的角度来探讨它们对晶体质量和形貌的影响,然后综合各种因素得到单晶的最佳生长条件。通过单晶的四圆X射线衍射的分析得到了 MnCl2-4SC(NH2)2单晶的结构特征。单晶的磁化率和比热测量表明它是一个顺磁性材料。根本的原因在于Mn2+离子3d轨道与最近邻的Cl-离子3p轨道没有交叠,即最近邻的Mn2+离子之间没有相互作用。第三章系统地研究了掺杂量为x = 0.72和0.26的Ca3Co2-xMnxO6单晶的结构、电性质和磁性质。直流、交流磁化率和比热的测量说明了 x = 0.72和0.26样品在低温下发生了自旋冻结。电极化的测量表明平行于c方向和垂直于c方向都存在电极化,并且电极化的数值和温度相较于之前研究的Ca3CoMn06提高了许多。比热和磁化率在电极化转变温度附近都没有观测到任何的异常情况,说明x = 0.72和0.26样品的电极化与磁性没有关系。通过低温XRD和拉曼光谱实验,发现x = 0.72和0.26样品在相应温度点处有异常行为。这表明Co2+O6三角棱柱可能发生了 Jahn-Teller畸变,这可能是导致x=0.72和0.26样品中电极化的原因。第四章研究了 Ising自旋链Ca3Co2O6和Mn掺杂的Ca3Co1.28Mn0.72O6单晶的热输运性质。在零场的时候,它们在极低温下都表现出了纯声子的热导率行为,即热导率与温度的关系都非常接近T3关系。在极低温下由于Ca3CO2O6存在非常大的能隙,因此极低温下的热导率基本不随磁场变化。而高温高场时,热导率明显的增加,说明了 Ca3Co2O6的磁激发是参与导热的。而Ca3Co1.28Mn0.72O6的热输运行为相对复杂。当平行于c方向的磁场小于4 T时,温度较低的热导率在4 T以下基本不随磁场变化,当磁场大于4 T,热导率都表现出了随磁场的增大单调递减的行为,这说明Ca3CO1.28Mn0.72O6中的磁贡献对热输运是抑制的作用。关于产生这两种材料热输运性质的不同的原因还需要进一步的研究。