高温超导体的许多研究工作主要集中于空穴掺杂铜氧化物材料，然而近年来，实验和理论上对电子掺杂铜氧化物材料的研究都取得了很多重要进展.电子掺杂铜氧化物材料呈现出许多不同于空穴掺杂铜氧化物材料的物理性质，反映了电子-空穴不对称性.因此，研究电子掺杂和空穴掺杂铜氧化物超导材料的相似和不同对于理解高温超导电性是至关重要的.本文采用t-J模型，并在电荷自由度与自旋自由度相分离的费密子-自旋理论和动能驱动的高温超导机理的框架下，系统地研究电子掺杂和空穴掺杂铜氧化物材料正常态的电荷输运性质、电子掺杂铜氧化物材料超导态的电子结构以及动力学自旋响应. 第一章序言介绍电子掺杂铜氧化物材料的基本物理性质和最近的研究进展. 第二章研究铜氧化物材料正常态反常的电荷输运性质.首先介绍能够描述铜氧化物材料低能物理过程的t-J模型，并引入可以较好地处理t-J模型中电子单占据局域约束条件的电荷自由度与自旋自由度相分离的费密子-自旋理论；为了应用t-J模型和电荷自由度与自旋自由度相分离的费密子-自旋理论来研究电子掺杂铜氧化物材料，我们引入粒子-空穴变换；最后应用t-t-J模型和电荷自由度与自旋自由度相分离的费密子-自旋理论，我们研究电子掺杂和空穴掺杂铜氧化物材料正常态反常的电荷动力学.结果表明：不管是空穴掺杂还是电子掺杂，系统的光电导在低频端存在Non-Drude峰，在较高能量处形成异常的中红外带，在中红外带和低能吸收谱间存在电荷转移能隙，而中红外带和电荷转移能隙随着温度的升高逐渐减小直至消失.我们的结果与实验结果定性相符，也与之前的研究结果基本一致，说明铜氧化物材料的电荷输运性质主要是由穿衣电荷载流子的散射决定的. 第三章在动能驱动的高温超导电性理论下，我们研究电子掺杂铜氧化物材料在超导态时的电子结构.结果表明:在布里渊区的[π，0]点准粒子谱权重随掺杂浓度的增加而增加，并且超导准粒子峰移向费米能级；而且，准粒子的谱权重随温度的增加而降低；与空穴掺杂情况类似，在布里渊区[π，0]点附近电子掺杂铜氧化物材料超导准粒子色散很弱.虽然在相图上存在电子-空穴不对称性，但是这些结果与空穴掺杂铜氧化物材料的结果类似.最后我们考虑超导能隙函数d波的高次谐波项对电子结构的影响，结果显示：与超导能隙函数是单调dx2-y2波对称性的情况相比，低能谱权重增加，而且超导准粒子峰的位置稍微远离费米能级. 第四章在动能驱动的高温超导电性理论下，我们研究电子掺杂铜氧化物材料在超导态时的动力学自旋响应.结果表明：在低能区域存在公度型的自旋激发，而磁共振则位于这个公度型的低能散射区域内；在高能时低能的公度散射向外发散形成连续的类似圆形的非公度散射；我们还预言圆屋顶型的磁共振能量随着掺杂的变化关系；因此公度的磁共振模式是所有铜氧化物超导体共同的特征，并且对高温超导电性的形成有着非常关键的作用.我们的结果还说明，电子掺杂和空穴掺杂铜氧化物材料低能动力学自旋响应的区别主要是由电子掺杂铜氧化材料的超导能隙函数偏离单调dx2-y2波对称性导致的. 第五章是本文的结论部分.