本论文主要对三个体系化合物的结构和物性进行了研究:首先对系列Co掺杂的Bi系层状化合物进行合成,采用XRD、SAED、ZFC-FC、M-H和GSAS等手段研究了掺杂量对晶体结构和磁学性质的影响,并借助球差校正电镜技术探究了结构与磁学性质之间的关系;通过原子级分辨率的HAADF和ABF像,SAED衍射花样,PPA图像处理技术,第一性原理计算,以及HAADF、ABF和SAED的图像模拟技术相结合,发现双钙钛矿Y2Cr Mn O6体系存在两类有序结构相,并对其性质做出了预测;采用高压同步辐射X射线衍射的方法研究了焦磷酸盐Co₂P₂O₇化合物在压力下的结构演化行为,并结合第一性原理计算和XRD谱线模拟等方法,给出了Co₂P₂O₇在压力条件下相变的微观物理图像。具体内容如下:对于Bi系层状磁电材料的A位或B位掺杂来说,去弄清材料的晶体结构、磁结构、化学元素分布以及自旋与晶体结构之间的耦合关系是如何随着掺杂量的变化而演化的,是非常重要的核心问题。在这里,我们系统研究了Bi₅Ti₃Fe_1-xCo_xO₁₅系列化合物的结构和物理性质。结果表明,当0≤x<0.67时,化合物具有单一的四层类钙钛矿结构;当x≥0.67后,化合物开始出现具有三层类钙钛矿结构的新相;对于不同的掺杂量的样品,其磁学性质分别能够表现出反铁磁性,自旋态决定的磁性以及磁晶各向异性决定的磁性等现象。样品中出现的室温弱铁磁性应该是由Co³⁺在BO6八面体中心较大的偏离量和Co³⁺自旋态的改变所引起的。我们也同时观察到Fe和Co能够在三层类钙钛矿层均匀分布,并且BO6八面体存在畸变和倾转的现象,这也是在单相材料中没有出现过的一种现象。双钙钛矿类材料通常会由于结构中BO6八面体的拉伸、压缩或是倾转等原因,使得材料的结构具有微小的畸变。尤其是对于具有典型的准对称结构以及同时具有两个非常相似的结构相时,要准确判断材料结构的对称性就变得非常困难。在本论文中,用STEM和第一性原理计算的方法来研究了高压方法合成的Y2Cr Mn O6样品。在Y2Cr Mn O6中发现了新的两种有序结构相,即岩盐有序结构和层状有序结构。除了Cu2+类双钙钛矿体系外,这是第二种被发现的具有层状有序化合物的体系。与YCr O3和YMn O3具有的多铁性质不同,Y2Cr Mn O6具有半金属的性质。通过原位高压同步辐射角分散X射线衍射的方法,研究了Co₂P₂O₇的晶体结构随着压力的演化行为。结果显示,α-Co₂P₂O₇经过部分不可逆相变,在高压条件下转变为β-Co₂P₂O₇。高压的作用有助于减小α-Co₂P₂O₇中最长的Co-O键,从而形成β-Co₂P₂O₇中均一的Co-O键和规则的Co O6八面体结构。根据B-M方程,拟合得到α-Co₂P₂O₇的B0是158.1（±5.6）GPa,β-Co₂P₂O₇的B0是276.5（±6.5）GPa。进一步的第一性原理计算表明,α-Co₂P₂O₇和β-Co₂P₂O₇具有几乎相等的总能,相似的能带结构和自旋极化态密度。这或许就是卸压以后两相共存的原因。第一性原理计算结果表明这两种结构化合物的带隙都随着压力的增大而减小。