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Ca3Co2O6(CCO)是一个典型的Ising磁性材料，高、低自旋的Co离子沿c轴交替排布，形成一条铁磁链。自旋链在a-b面内呈三角排布，形成了典型的二维失措结构。CCO最为显著的特性是低温下呈现的磁台阶效应，随着磁场的增加其磁化强度出现一个或多个台阶，在临界磁场处发生从一个平台到另一个平台的跳变。这种有趣的量子行为使得CCO成为十余年来研究的热点，大量的理论和实验工作使得该体系的物理本质得到深刻发掘。
在CCO基础上延伸出现的多铁材料Ca3Co2-xMnxO6(x～1，简写为CCMO)近年来更是引起了众多科研工作者的兴趣。CCMO继承了CCO的晶体结构，不同之处在于c轴链内Co和Mn交替排列，自旋呈现出↑↑↓↓的规律排布。自旋平行和反平行自旋间不同的交换收缩(exchange striction)导致离子位移，从而在链内引起铁电性。铁电性和反铁磁性的同时出现，自旋序，铁电序之间的耦合，随之产生的各种奇妙磁电性质，成为研究的焦点。
本论文首先对失措体系和Ising模型进行简单介绍，在对CCO和CCMO的基本性质和研究现状进行讲述之后，给出了本文的动机与具体工作。本论文的研究主要集中在CCO的A位掺杂(即Ca位)对磁性影响，A位掺杂对CCMO多铁性的增强，以及CCMO体系在x=1附近Co：Mn配比对多铁性的影响。具体内容和结果如下：
1)我们研究了CCO陶瓷A位掺杂Mg之后磁性行为的变化。我们观察到A位离子大小的变化对没有对磁台阶、磁相变温度造成明显作用，但是样品磁化率随掺杂浓度增加呈递减趋势。我们认为A位掺杂对链内交互作用影响较小，也未能改变三角格子的失措条件，因此A位掺杂对CCO体系的磁台阶行为与磁相变温度几乎没有影响。但是较小的A位离子导致链间距减小，反铁磁相互作用增强，因此磁化率减小。
2)我们尝试通过A位掺杂Mg离子对CCMO体系多铁性进行改良。研究表明掺杂导致CCMO多铁性的明显增强，极化增加，对磁场响应变弱，磁有序温度升高，铁电序和磁有序稳定性均有所提高。掺杂导致晶格收缩，从而引起自旋间相互作用变强，交换收缩力变大，可能是多铁性增强的原因。