量子功能材料由于电子的电荷、自旋、轨道和晶格等量子序之间的相互耦合和竞争,从而呈现出各种新奇的量子效应和丰富的物理现象。本论文主要介绍了几种量子功能材料的单晶生长和物性研究,包括“111”型铁基超导体LiFe1-xCoxAs和NaFe1-xVxAs的单晶生长和相关物性研究,新发现的拥有“沙漏型”表面态的拓扑绝缘体材料KHgAs的单晶生长和压力效应研究以及与‘111’型铁基超导体同构的Fe2As化合物的单晶生长和压力效应研究,取得的研究成果如下:1.LiFe1-xCoxAs系列单晶样品生长和扫描隧道显微镜的系统性研究。我们生长了一系列高质量的LiFe1-xCoxAs单晶样品,并采用扫描隧道显微镜系统性地研究了有限浓度的Co杂质对超导基态产生的整体效应。我们发现随着Co含量的增加,整个超导能隙被逐渐压制,隧道谱的底端逐渐由U型变为V型。定量分析发现耦合强度2?L/KBTC随着Co掺杂浓度x的增加,一直维持着常数,表明Co掺杂破坏超导的机制是降低配对能的大小,而非耦合强度。我们对Co杂质效应的系统性实验-理论分析揭示,波恩-极限非磁性散射是导致LiFe1-xCoxAs超导量子相转变的根源。2.NaFe1-xVxAs系列单晶样品生长和V掺杂效应的研究。我们生长了一系列高质量的NaFe1-xVxAs单晶样品,并通过磁性、电阻和比热的表征来研究NaFeAs的空穴型掺杂效应,最后我们得到了NaFe1-xVxAs的相图。我们发现,随着V掺杂量的增加,结构和自旋密度波转变温度被逐渐压制,超导转变温度Tc从刚开始的8K先逐渐增大,并在最佳掺杂浓度x=0.007时达到最大值约15K,随后随着掺杂量的进一步增加被快速压制并在x=0.012时Tc降为0。我们的研究表明,V杂质在NaFeAs中充当着非常强的散射中心,并对Tc起着主导性的影响,导致Tc的快速压制,而对结构和自旋密度波转变的影响相对较小。3.沙漏型费米子化合物KHgAs的单晶生长和压力效应研究。我们成功地生长了近几年新发现的“沙漏型费米子”化合物KHgAs的高质量单晶样品,并进行了高压下电输运性质的表征,同步辐射X射线衍射表征和晶体结构理论预测。高压下电输运性质的测量表明,随着压力的增加,KHgAs由半导体向金属态发生转变,并最终在21GPa诱导出超导电性。随着压力增加,初始超导转变温度先快速增大随后被缓慢压制。高压X射线衍射实验表明KHgAs在55GPa的压力范围内存在3个高压相。有趣的是,在21GPa附近出现的超导几乎同时伴随着第二个高压相（Phase III）的出现,这一结果预示超导电性的出现可能与PhaseⅢ存在某种关联。高压X射线衍射结合晶体结构预测给出了其3个高压相的晶体结构分别为Pnma,P63mc和P63/mmc-Ⅱ结构。最后,我们综合上述结果给出了KHgAs在55GPa压力作用下的相图。我们的研究结果丰富了对潜在的拓扑超导材料的研究,高压结构相变的结果也对类似结构的材料在高压下可能发生的结构相变具有一定的指导意义。4.Fe2As的单晶生长和高压物性研究。我们生长了Fe2As的单晶样品,并采用高压电输运和高压同步辐射X射线衍射实验对它进行了物性研究。高压电输运测量表明,在100GPa的压力下,2 K温度以上,Fe2As一直维持着金属态,我们没有观测到超导电性。高压同步辐射X射线衍射实验显示,Fe2As在27GPa压力附近发生了高压相转变,排除了通过压力在Fe2As的P4/nmm相中诱导出超导的可能性。在对高压X射线数据进行精修后我们给出了P4/nmm相的晶格参数和晶胞体积随压力的变化曲线,并得到了体弹模量的值为B0=168.6GPa。