超导电性一直是凝聚态物理研究的重点,自从1986年高温铜基超导体的发现以来,高温超导体引起了科学家的广泛关注。本文主要研究一些低维体系材料在高压下的结构与超导电性。第一类,准二维结构的多环芳香烃有机超导体,这类材料可以通过碱金属的掺杂来实现超导电性,这类材料的母体结构简单,但物理性质很复杂,著名科学家Little曾预言室温超导体很可能在有机材料中发现,且大量的理论和实验研究发现此类材料在高压下有着丰富的结构和电子相变。本论文选择了准二维结构、具有强的电声耦合和强的电子与电子相互作用的多环芳香烃有机物为研究对象,通过不同组分的金属进行掺杂,探索超导电性产生的条件;同时,通过高压拉曼和X衍射的测量,研究母体在高压下振动和结构性质,这将有利用于超导电性机理的理解;研究类似化合物在高压下的晶格和电子结构与能隙演化,探索有机化合物在高压下可能的金属化。第二类,二维的过渡金属硫族化合物,这类材料是典型的层状结构,过渡金属与硫族原子之间共价键连接,层与层之间主要为弱的范德瓦耳斯力,晶格和电子结构很容易受到压力的调制,而产生新的物理性质和现象。本论文研究了MoX2(X=S,Te)在高压下振动、晶格和电子结构,发现在高压下材料经历了半导体到金属化的转变,其中MoS2样品在此转变中伴随着一阶等结构相变。过渡金属硫族化合物具有低维性结构,是一种典型的电荷密度波体系。本文研究了2H-TaS2在高压下的超导电性和电荷密度波行为,并研究了TaS2在高压下的结构性质演化等。具体内容如下:1.运用固相法,通过掺杂不同比例的K,合成出Kxphenanthrene,并进行拉曼和磁性测量,发现仅当电子转移数为3时,样品具有超导电性转变。理论计算发现,当电子转移数远离3时,费米能级会落在能隙处,金属化行为消失。同时,对有机超导体母体coronene和phenanthrene进行高压拉曼和X衍射的测量,从光谱的研究结果发现coronene在1.5 GPa和12.2 GPa发生了两次结构相变,经过分析指标确定了相应的相为:相Ⅰ为P21/a(P<1.5 GPa),相Ⅱ(1.5 GPa≤P≤12.2 GPa)为P2/m,相Ⅲ(P>12.2 GPa)为Pmmm相。而phenanthrene在压力下经历了三次结构相变,当压力高达30.8 GPa时,衍射峰仍可以清晰观察到,表明晶格结构保持完好,材料可能在30.8 GPa以上出现非晶化。2.通过高压拉曼测量研究isoviolanthrone在高压下的振动性质,研究结果表明从11.0 GPa材料开始发生相变,到13.8 GPa相变转变完成。这个转变是由于分子间的堆垛方式和分子内的键与键之间的作用力发生改变而引起的。从拉曼光谱可以看出,晶格振动峰几乎没有变化,因此此相变可能为结构的扭曲或者重构。相变压力点与电阻研究结果一致,表明此转变可能为电子相变。相应地,从实验和理论方面,研究了triphenylene在高压下的光学和结构性质,从光谱研究结果表明在1.4 GPa时,分子发生重构。高压X衍射测量显示,材料在整个压力研究范围内保持稳定,没有结构相变发生。通过计算得到的晶格参数与实验得到的结果一致。随着压力的增大,光学吸收谱的测量表明,材料的能隙逐渐减小。理论计算结果表明当压力增大到180 GPa时,压力引起的分子间的交叠逐渐增强,使能带交叠能隙闭合,出现金属化行为。3.对MoS2进行了高压X衍射、拉曼和电导率的测量。高压拉曼和X衍射结果一致表明,当压力高于20.0 GPa时,MoS2由于层的滑移发生2Hc到2Ha的等结构相变。当压力为40.0 GPa时,一阶结构相变完成,同时伴随着c轴和体积的坍塌。当相变完成时,在新的2Ha相,得到了金属态的MoS2。4.结合多种高压测量技术和第一性原理的计算,研究了2H-MoTe2在高压下振动、结构和电子性质。实验和计算结果一致表明:在压力大约为10.0 GPa,MoTe2经历一个半导体到金属态的转变。不像MoS2,MoTe2在此转变过程中,是由于电子结构和能隙的逐渐调制而成,没有发生结构相变。通过拟合高压拉曼峰的频率,发现在10.0 GPa左右,拉曼峰频率的移动有不连续性,这是由于在此转变过程中,材料的压缩率发生了变化。在经历半导体到金属化的转变中,MoTe2的电输运性质具有很大的可调制性,包括电阻率有1010倍的减小,载流子浓度有105倍的提高和迁移率有103倍的下降。5.进行了TaS2在高压下的电输运、拉曼和X衍射测量,研究结果表明随着压力的增大,超导转变温度逐渐提高8 K,电荷密度波逐渐被压制。当压力高于7.0 GPa,电荷密度波消失,同时伴随着载流子特征从负变为正,这可能是由于费米面附近发生重构。通过拟合正常态的电阻率,发现逐渐增强的杂质散射和高的系数A使得材料的超导转变温度下降。高压X衍射研究表明,在所研究的压力范围,没有发生结构相变。拟合出的晶胞参数a/c的比值与超导转变温度和电荷密度波转变温度有着密切的联系,晶胞参数的比值越大,超导转变温度越高,电荷密度波的转变温度越低。