2001年，Cava组发现MgCNi3具有超导电性(Tc～8K)，结构为反钙钛矿结构（P m-3m空间群），Mg位于立方结构的顶点位置，面心的Ni原子构成一个Ni6八面体，C位于体心。由于富含元素Ni的材料一般具有磁性，但MgCNi3却具有超导电性而未表现出磁性。因此该材料引起了广泛的关注，大量的实验和理论计算工作相继展开，揭示MgCNi3是一个以电子为载流子的单能隙的超导体，但在超导机制上仍未有统一的观念。上临界场，比热，NMR，13C的同位素效应，单晶的磁场穿透深度以及后期测量的隧穿谱给出的是传统s波超导体，但早期的隧道谱给出了非传统的配对方式，多晶的磁场穿透深度测量给出的结论也是一个非s波的超导体。除了MgCNi3外，研究的热点还扩展到其他反钙钛矿结构材料，此后又发现了有超导趋势的NbBxRh3，CaBxPd3，和YBRh3，超导转变温度跟MgCNi3接近的CdCNi3(Tc=2.5-3.2K)和ZnNNi3(Tc～3K)。除了超导电性外，反钙钛矿结构的材料由于含有大量的磁性金属元素（Mn，Co，Fe等），所以还有丰富的磁性行为，另外还有最近倍受关注的负热膨胀，及零膨胀特性。　　 第一章我们较详细的介绍了MgCNi3的制各方法，晶体结构，物理性质，电子结构，声子结构，及元素掺杂，给出了MgCNi3比较清晰的物理图像，并对研究中的问题进行了归纳总结。　　 第二章我们的研究从MgCNi3入手，通过B掺杂，以及C空位数改变的MgCNi3的XPS研究，确定了C-Ni共价键间的电荷转移，揭示了在C位掺杂时会造成电荷重新分配，进而影响到超导电性，并揭示出C位原子在MgCNi3超导中扮演的重要角色。　　 第三章，我们先按照传统的观念，将MgCNi3当作一个合金材料，来研究它的电阻率曲线上的两个特殊温度点(150K，50K)，发现了该模型的局限性。随后我们在B掺杂的MgCNi3中发现了空穴导电的超导行为，使我们认识到在MgCNi3中存在电子型和空穴型两种载流子，由此我们引入了MgCNi3的双带模型。在该模型下，认为MgCNi3中同时存在电子型和空穴型两种载流子，但有效质量（或者费米速率）不同。它可以很好的解释MgCNi3正常态的电阻行为，也提出了MgCNi3以空穴作为超导的载流子的可能性。这与我们实验结果是一致的。　　 第四章我们将双带模型在反钙钛矿体系中进行推广，在反钙钛矿体系中寻找具有负的电阻率-温度曲线斜率的材料，结果在ZnCNi3-xMnx中发现了这种现象。在霍尔系数的测量中，我们发现Mg0.25Zn0.75CNi3在降温到～205K时载流子类型由空穴型转为电子型。结合霍尔系数的测量我们发现，在反钙钛矿材料中的负的电阻率-温度曲线斜率是在空穴导电占主导的情况下才会出现的结果，通常的金属导电行为可以是电子型导电，也可以是空穴型导电，是两种载流子共同作用的结果。在对ZnCNi3-xMnx的磁化率的进行测量后，我们发现了50K温度处的磁信号异常，提供了电阻率-温度曲线上的50K特殊温度点产生的一个可能性解释。　　 综合我们研究工作，在MgCNi3中，由于体心非金属元素C的引入，它与面心的过渡元素Ni的d电子有共价作用，同时材料的能带结构发生改变，使材料中同时存在电子型和空穴型两种载流子，实际的输运行为是这两种载流子共同作用的结果，另外MgCNi3的超导电性与C位原子，以及空穴载流子都是密切相关的。此结果或许可以类比到其他的反钙钛矿结构材料，为他们的研究提供帮助，因为他们都可以看作是非金属元素（迄今报道的只有B，C，N三种元素）插入到AuCu3结构金属的体心位置。