材料的物理特性及潜在应用依赖于其结构特征,因而认识和理解结构相变与其物理特性的内在联系对于材料科学领域来说是一个长久不衰的核心科学问题。随着电子信息技术的快速发展,以及新型多铁化合物和异质结构的构建,为材料科学领域的研究开辟了更有前途的领域,并朝着基于钙钛矿结构的研究方向发展。钙钛矿结构氧化物具有在晶体对称性上的广泛适应性以及结合多种阳离子的能力,丰富了材料的物理性质如铁电、铁磁、压电和磁电耦合作用等。特别是,反铁电和弛豫铁电材料具有丰富结构可调的钙钛矿结构,如反铁电体铌酸钠（Na Nb O3）、弛豫铁电体x Pb(In1/2Nb1/2)O3-y Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-（1-x-y）Pb Ti O3,其高能量密度、高击穿场强等优异介电特性在储能电容器、机电传感器等电子器件起到重要作用。而随着新型磁特性的出现,多铁性钙钛矿铁酸钆（Gd Fe O3）中蕴含的强磁电效应,为开发自旋电子器件或小型的磁控存储器提供了机会。此外,在钙钛矿结构上构建的金属卤化物钙钛矿（C6H5C2H4NH3）2Pb I4由于其优异的光电性能受到广泛关注。它们被认为是众多电子器件如太阳能电池、发光二极管等最具有潜力的候选材料。因此,本论文采用凝聚态光谱学和扫描探针等技术手段,对以上典型钙钛矿结构氧化物的结构与物理特性的内在联系进行系统的研究,揭示它们在高温高压调控下的结构相变,晶格振动以及电子能带结构工程等关键科学规律。这将加深对钙钛矿型氧化物体系的认识和理解,为先进多功能器件的设计及应用提供可靠方案。本文的主要研究内容如下:（一）通过拉曼光谱和椭圆偏振光谱以及第一性原理计算,精确描述了反铁电陶瓷（1-x）Na Nb O3-x Ca Sn O3（0≤x≤0.04）与Ca Sn O3含量相关的温度-压力结构相图。我们利用拉曼散射光谱以及椭圆偏振光谱对反铁电陶瓷（1-x）Na Nb O3-x Ca Sn O3（0≤x≤0.04）的在热力场及应力场下的外场调控结构相变进行了系统的研究。通过拉曼散射得到的晶格和声子动力学的异常现象阐明了在80-840 K温度范围内Ca Sn O3修饰的Na Nb O3陶瓷的相变结构序列。其中,P-R相变受到Ca Sn O3的掺杂影响最大,相变温度从660 K降低至580 K。此外,在0～25 GPa的应力场中声子频率的异常变化也提供了在6.55 GPa和10.05 GPa处发生结构相变的有力证据。同时,随着Ca Sn O3浓度的增加,相变压力值也向较低的压力范围移动。此外,在660 K附近可以发现反铁电正交相Pbma和Pmnm之间的结构跃迁具有一阶不连续特征,这与椭圆偏振光谱数据分析中得到的电子跃迁的热动力学一致。最后,通过第一性原理计算不仅阐明了电子跃迁的内在机理,而且还揭示了潜在的带隙随压力增大的趋势。这一工作将为用非接触的光学方法探索基于Na Nb O3反铁电家族的相变提供基础物理指导。（二）通过压电力显微镜以及拉曼光谱成像揭示了在三元弛豫铁电单晶Pb(In1/2Nb1/2)O3-Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-Pb Ti O3中纳米极化畴与单斜异相存在空间分布的依赖性,并揭示了液下机电成像中场屏蔽效应的物理机制。通过设计一种原位高分辨率光谱显微技术,可观察到Ma和Mc混合异相在空间上被单斜异相界（monoclinic heterophase boundary,MHB）分开,它们分别负责铁电主导和弛豫铁电主导的纳米畴结构。光学软模动力学的内能成像图揭示了MHB两侧的非均匀极化和局部对称性。不同的分子极化率和局部八面体畸变与单斜相区域以及机电贡献之间存在直接关系。此外,对针尖-表面之间双电层的场屏蔽效应进行数值模拟有助于更好地理解极性液体介质中扫描探针显微镜电探测的物理机理。这项工作澄清了结构、能量和极性秩序之间的异质性,并为先进的弛豫铁电体提供了一个新的设计思路以及为扫描探针技术在导电液体环境中的活体或纳米级操作电分析的广泛应用铺平了道路。（三）通过偏振拉曼光谱发现多铁性材料Gd Fe O3单晶在铁磁相变过程中存在晶格对称性的变化以及在应力场中八面体的畸变规律。与八面体运动相关的声子在80-800 K的温度范围内的演化揭示了Gd Fe O3中Fe3+离子在Néel温度TN,Fe附近发生了顺磁相到反铁磁相的有序跃迁。量化后的偏振拉曼光谱,特别是交叉偏振几何结构,可以观察到铁磁跃迁过程中的晶格动力学和局部结构重排畸变。我们认为退偏比可以被量化,并可用于精确地确定Gd Fe O3的铁磁相变和观测晶格对称性的演化。此外,拉曼声子模式在0-25.03 GPa范围内的压力依赖性表明,Fe O6八面体的反相倾斜比同相倾斜更容易受到应力场的影响。在Gd Fe O3晶格中,Fe O6八面体比Gd O12十二面体具有更好的压缩性。本工作探索了Gd Fe O3中在高温高压下局部结构对称性、八面体倾斜和声子动力学演变的物理机制,这可以为一系列Gd Fe O3型钙钛矿及其更多RFe O3体系提供基本的物理观点。（四）通过光致发光光谱、紫外可见光吸收光谱以及拉曼光谱揭示了二维层状金属卤化物钙钛矿（C6H5C2H4NH3）2Pb I4单晶在压力作用下由自俘获激子引起的发光增强现象。在常温常压下,在582 nm处可观察到自由激子引起的窄带发射,其斯托克位移约为0.13 e V。当压力达到3.17 GPa时,PL发射强度显著增强,最终在7.64GPa时消失。压力增大后晶格畸变导致的强电子-声子耦合产生的自俘获激子增强了PL峰的强度。压力作用下带隙的异常演化经历了红移-蓝移-红移过程,其收缩幅度为24.3%,这可能是压缩效应和压力诱导的非晶化共同作用的结果。拉曼光谱结果揭示了压力调控下晶体结构的畸变过程。这一工作为金属卤化物钙钛矿应用于极端条件下的高性能光电器件的设计提供了基本思路。