在凝聚态物理领域，自旋阻挫材料的研究一直以来都是一个重要的课题。几何阻挫的存在使得这类材料具有高度简并的基态，而很难进入常规的磁长程有序态，其中的自旋涨落在很低的温度下仍存留，也因此导致了许多新奇的磁基态性质，如自旋液体，自旋冰等。而备受关注的量子自旋冰态，被认为是一种自旋阻挫的强关联体系，存在量子磁单极子的特殊元激发。　　本文中我们详细研究了烧绿石结构R2Ti2O7(R=Dy，Yb，Tb)的自旋阻挫材料。针对这些材料中存在的自旋涨落及磁激发等，我们进行了低温热输运性质的测量，在低温时这些体系中对声子的散射主要来自于其中的磁涨落以及磁激发准粒子，热导率的结果能够很好的反应这些材料的基态性质，有助于我们理解自旋阻挫材料的磁基态性质。　　第一章介绍了烧绿石晶格结构中的几何阻挫效应，概述了稀土钛氧化物材料中存在的丰富基态性质，并详细介绍了自旋冰材料Dy2Ti2O7，表现出自旋液体基态的Tb2Ti2O7，以及低温下存在量子相变的Yb2Ti2O7的研究进展，最后指出了这些体系中目前仍待研究的一些问题。　　第二章主要研究了自旋冰材料Dy2Ti2O7在低温时的不可逆热导率行为以及弛豫现象。κ(H)的回滞与弛豫效应密切相关，并且H//[111]的机制与[110]及[100]方向中有所不同。磁场抑制磁单极子导热的说法并不能完全解释热导率在低场中的减小;此外，热导率在高场下(＞7T)仍然存在于磁场强烈的依赖关系，这种情况在早期的工作中并没有发现。结果表明，Dy2Ti2O7中热导率是纯声子的，磁单极子即使参与导热也并不占主导地位，低温下的慢自旋动力学过程是热导率不可逆性以及弛豫行为的来源。　　第三章主要介绍了量子自旋冰Yb2Ti2O7的单晶生长和极低温热输运性质。我们在Yb2Ti2O7的κ(T)曲线上在200mK观察到了对应量子相变的扭折，在量子相变点以上附近温区，存在量子磁单极子对热导率的贡献，热导率在磁场中的表现主要归因于自旋在磁场中被极化后抑制了自旋涨落。此外κ(H)曲线在磁场诱导的磁转变处表现出尖锐的低谷行为。令人费解的是在高场时的κ(T)仍未恢复T3关系，表明在高场中仍存在着某种微观机制影响热导率。　　第四章主要介绍了非磁性Zr掺杂的Tb2Ti2O7的单晶生长及物性研究。我们利用光学浮区炉生长了Zr掺杂的Tb2Ti2-xZrxO7(x=0.02，0.1，0.4)单晶，并进行了磁性质，比热以及低温热输运性质的测量。我们发现掺杂样品的磁化性质在低温下表现出明显的磁各向异性，对比热结果的拟合表明Zr4+离子的掺杂会导致Tb2Ti2O7的基态能级进一步劈裂，热导率的结果表明Zr4+的掺杂减弱了磁性离子间的关联作用，并压制了体系中的自旋涨落。