随着仪器设备和计算材料学的不断发展,金刚石压腔（DAC）高压实验和第一性原理计算已成为材料研究的重要实验和理论方法。C/B/Si基材料在材料研究、应用领域占有重要的地位:具有卓越物化性能的各种碳材料是众行业内必不可少的基础材料;硼基Si-B体系极有潜力成为极端条件下的热电材料;硅基Al-Mg-Si合金因其良好的成型能力、机械强度、抗腐蚀性等性能,被广泛应用于各工业领域。为探索三类材料的成键表现、微观结构和力学性能,完善对它们结构和性能之间联系的认识,本文采用DAC高压实验和第一性原理,研究了C/B/Si基材料的微观组成、结构稳定性、弹性性能和电子结构。主要结果如下:对石墨和玻璃碳进行DAC高压实验,通过原位拉曼光谱研究发现:环境条件下两种材料拉曼光谱中的G、2D及D″+D band,随着压力升高均发生了不同程度的色散、峰宽增大等变化。在压力约为44 GPa时,玻璃碳中sp² C-C键的特征峰G band几乎消失。结合洛伦兹拟合等分析手段,发现在高压条件下两材料中的sp²碳层间距缩短且临层C原子间形成了新键,原子杂化转变为sp³方式。基于第一性原理,系统考察了常压Si和7种Si的高压相。Si-VI相表现出力学不稳定,该现象与实验观察一致;而所有高压结构均为热力学稳定相。Si-VII相的弹性性能最为突出,具有最大的体弹模量B（272.7 GPa）和剪切模量G（94.61GPa）,其同时还表现出良好的延展性（Pugh比值为2.88）。从Si-IV和SC16的电子结构中发现了它们的半导潜力（禁带宽度分别为0.537,0.026 e V）。对Si-B体系进行了第一性原理研究。所涉及的材料都表现为力学和热力学稳定;Si-B体系的B和G与Si原子百分比的经验关系分别为B=185.4-68.425x_Si,G=155.29-108.64x_Si;高压相γ-B₂₈的B（216.0 GPa）、G（234.0 GPa）为体系最高值,而SiB₄（A^U=4.00）是结构各向异性程度最大的物质;除了常压Si,在α-rh B,γ-B₂₈和Si B₆的电子结构中得到了分别为1.53、1.58和0.41 eV的间接带隙。在Al-Mg-Si合金的第一性原理研究中,本文提出了三种新的结构P-1-Mg₄Si₇,C2/m-MgAl₂Si₂和Pccn-Mg₄AlSi₃,较已有结构,这三种物质更有利于结构的稳定。通过线性拟合得到了化合物的B与Mg原子百分比的对应关系B=69.2-20.7x_Mg。在所有沉积相中,MgSi₂和MgAlSi表现出了较高的体弹性能（B分别为73.1和67.7 GPa）,这与它们较强的Si-Si/Si-Al共价性网络结构有一定的关系。