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过渡金属化合物由于其独特的d电子而呈现出丰富多彩的物性,如高温超导电性、巨磁阻效应、量子磁性、以及近年来热门的拓扑保护表面态或外尔费米子等等。本论文选题为基于过渡金属化合物的稀磁半导体以及巨磁阻效应材料,设计合成三个块材稀磁半导体体系(La,Sr)(Cu,Mn)SO, (Ba,K)(Cd,Mn)2As2和 Sr,K)(Zn,Mn)2As2、发现PtBi2中无序导致的线性巨磁阻效应、在准一维材料NbTe4中观测到巨磁阻效应和高压诱导的超导电性。主要的创新性结果如下:(1)我们合成了三个块材稀磁半导体(DMS)系统:(La,Sr)(Cu,Mn)SO, (Ba,K)(Cd,Mn)2As2和(Sr, K)(Zn, Mn)2As2。LaCuSO作为一个宽能隙的p-型氧化物半导体,理论预测它满足成为室温稀磁半导体的条件,我们合成了La1-xSrxCu0.925Mn0.075SO (x = 0, 0.025,0.05, 0.075和0.1),确认是一个p-型氧化物稀磁半导体系统,居里温度在x≥0.05时约为200 K,这是迄今为止已知的块材稀磁半导体中能达到的最高居里温度之一。此系统提供了一个稀有的具有p-型导电性的氧化物稀磁半导体,这对形成高温自旋电子学器件非常重要。我们还合成了K和Mn共掺杂的BaCd2As2稀磁半导体。Ba1-HKyCd2-xMnxAs2具有六方的CaA12Si2结构,其Cd2As2层形成蜂窝状的网络。在此体系中Mn的含量可以达到.x～0.4。磁性测量显示样品有铁磁转变,居里温度可以达到16 K。此体系具有很低的矫顽力(小于10e)、很大的负磁阻(-70%)和六方结构,这使Ba1-yKyCd2-xMnxAs2成为自旋操纵器件的很有希望的候选材料。另外我们还合成了 (Sr,K)(Zn,Mn)2As2稀磁半导体,它实现了电荷和自旋的分别操控。与Ba1-yKyCd2-xMnxAs2体系一样,它具有六方的CaA12Si2结构,(Zn,Mn)2As2层形成蜂窝状的网络。磁性测量显示此体系在居里温度为12K时会有一个铁磁转变,磁矩在μ0H=5T和T = 2K可达到1.5μB/Mn。令人惊讶的是在T = 2K时在μ0H=0.1 T时负磁阻就达到-38%,在μ0H=5 T负磁阻达到-99.8%。这里的巨磁阻效应可以用安德森局域化理论解释。(2)我们首次合成了非磁性的PtBi2单晶,观察到此体系有巨大的线性磁阻效应,在磁场μ0H=15 T和温度T = 2 K时,磁阻可达到684%,线性磁阻随温度升高会降低,不过即使在室温时,磁阻在磁场μ0H = 15T下仍然可以达到61%。这样的线性巨磁阻效应,难以用量子模型来解释,因为量子极限不能被满足。相反我们发现磁阻的斜率和霍尔迁移率可以很好的标度,线性巨磁阻效应可以用经典的无序模型来解释。(3)低维结构的过渡金属硫族化物一直由于存在电荷密度波以及它与超导的竞争而倍受关注。低维化合物中的超导体一直吸引了很多的兴趣。我们报道了在一个存在大的自旋轨道耦合效应的准一维过渡金属硫族化物NbTe4中由压力导致的超导现象。当我们施加高压时,CDW转变被强烈抑制,然后超导出现。我们还发现NbTe4中有巨磁阻效应。实际上只有很少几个电荷密度波体系中有巨磁阻行为。这些发现深化了对准一维结构的硫族化合物的认识。文章最后,还介绍了博士期间参与的其他方面的研究——具有负磁阻效应和非平庸贝利相位的外尔半金属NbAs体系。我们报道了 NbAs的电子输运性质。理论提议NbAs为外尔半金属的候选材料,这也被角分辨率光电子能谱实验所证实。我们探测到了 NbAs中由手性奇异导致的负磁阻效应。我们还测到了从很低磁场下就开始的明显的Shubnikov de Haas(SdH)量子振荡。分析SdH峰的位置可以得到贝利相位在π附近,这可能是由NbAs存在外尔点导致的。我们提供了 NbAs作为外尔半金属的输运上的证据。