在凝聚态物理中,由电荷、自旋、轨道以及晶格自由度对称性破缺导致的各种电子有序态,如电荷或自旋密度波,轨道或价键有序以及电子向列有序等,被发现广泛存在于各种强关联材料以及其它一些复杂材料体系当中。大量的研究表明,这些电子有序态与多种宏观物理现象,如巨磁电阻效应,莫特金属-绝缘体转变以及高温超导电性等有着密切的联系。尤其是这些电子态与超导电性之间的共存或竞争关系,使得对这些电子有序态的物理机理研究,不仅是对理解这些电子有序态本身,在理解和揭示超导机理方面同样具有重要的意义。本论文根据所研究的材料体系分成两个部分。在第一部分,我们选取钛基磷氧族超导母体化合物BaTi2As2O,Na2Ti2As2O以及超导体BaTi2Sb2O作为研究对象,利用核磁共振测量技术,对钛基磷氧族超导和母体化合物中普遍存在的类密度波转变行为进行了系统研究,并取得了如下成果:1、通过75As核磁共振测量,我们证明BaTi2As2O中的密度波转变对应于形成Ti原子格点上的3d轨道有序或长程公度的Ti-As价键有序,并在轨道/价键有序态观察到了费米面上部分能隙的打开以及在更低温度出现的自旋涨落;2、通过对Na2Ti2As2O单晶的75As核磁共振测量,我们除了在303 K左右观察到类密度波转变外,在270 K发现了一个新的相变,并通过对中心峰的转角测量和拟合揭示了与BaTi2As2O中完全不同的长程公度的轨道/价键有序;3、通过对BaTi2Sb2O单晶中121Sb的核磁共振测量以及谱线模拟,我们证明在密度波转变温度以下成了麦克米兰型的非公度Ti-Sb轨道/价键有序,结合非共振x射线散射实验,我们发现这种非公度轨道/价键有序与晶格之间存在退耦合,显示了该化合物中晶格与电子自由度间复杂的竞争关系。在本论文的第二部分,我们利用位置选择的核磁共振测量,研究了最新发现的笼目状超导材料CsV3Sb5中的类密度波转变,揭示了 CsV3Sb5在密度波转变温度发生的具有三维结构调制的一级结构转变,并指出钒上的轨道/价键有序是与该一级结构转变有关的主要电子有序态。基于以上内容,本文共分为以下七个章节:第1章 绪论本章中我们简要介绍了:1、传统密度波,特别是电荷密度波的形成机理及一些基本概念;2、过渡金属化合物中轨道物理的一些基本概念和最新进展,包括晶体场劈裂,轨道自由度的主要退简并机制:联合Jahn-Teller效应、磁性超交换作用（K-K模型）和相对论自旋轨道耦合等,以及轨道选择和取向效应等;3、钛基磷氧族超导化合物体系的研究现状。最后,对笼目状超导材料CsV3Sb5的基本性质和研究现状进行介绍。第2章 实验原理和方法本章中我们简要介绍了核磁共振的基本原理、核磁共振在凝聚态物理中的常用的测量方法,如自旋回波技术和自由感应衰减,以及主要测量参数,如奈特位移和自旋-晶格弛豫率。第3章 BaTi2As2O中长程公度的轨道/价键有序本章中,我们对高质量的钛基磷氧族超导母体化合物BaTi2As2O单晶进行了系统的75As核磁共振研究。通过测量不同晶轴方向上的变温核磁共振谱图以及自旋-晶格弛豫率,我们首先证明了 BaTi2As2O在Ts～200 K发生的从四方到正交相的结构转变,并观察到了费米面上部分能隙的打开。其次,也是最重要的一点,我们利用核电四极矩超精细相互作用的二阶效应,通过对核磁共振中心峰的变磁场以及转角测量,观察到了 As原子格点上的4p价电子轨道极化,进而证明在Ts以下选定的Ti-As价键形成了长程公度的p-d价键有序。这种价键有序支持Ti原子格点上形成长程的轨道有序,并且同时破坏了晶格的平移对称性和四重旋转对称性。最后,通过对寇林格关系和自旋-晶格弛豫率各向异性的分析,我们在更低的温度观察到了反铁磁型自旋涨落,显示了该材料中丰富的电子相图。第4章 Na2Ti2As2O中的新相变和轨道/价键有序本章中,我们对高品质Na2Ti2As2O单晶进行了系统的75As核磁共振研究。通过测量中心峰的变温谱图和自旋-晶格弛豫率,除观察到了发生在303 K左右的类密度波转变外,我们在270K附近发现了一个新的相变,并结合电阻率和比热测量对这两次相变进行了确认。通过对高温相,中间过渡相以及低温相中心峰的转角测量和拟合,我们发现这两次相变分别伴随着As原子格点上的4p价电子轨道从面外向面内以及在面内围绕着c方向的极化偏转,导致在位电场梯度张量的主轴在面内的投影指向Ti-Ti之间,证明Na2Ti2As2O中最终形成了与BaTi2As2O完全不同的轨道/价键有序。此外,通过测量和比较位于不同晶格环境中的75As和23Na的自旋晶格-弛豫率,我们在As原子格点上观测到了可能与在位的轨道极化或局域电荷涨落有关的临界涨落,同时展示了费米面上电子态密度随温度的演化。最后,通过对75As自旋-晶格弛豫率的面内面外各向异性分析,我们在低温观察到了与BaTi2As2O类似的反铁磁型自旋涨落。第5章 BaTi2Sb2O超导体中的麦克米兰非公度轨道/价键有序在本章中,通过对高质量BaTi2Sb2O超导单晶的121Sb核磁共振变温、变场、以及转角测量,并结合对共振谱线的非公度模拟分析,我们证明在类密度波转变温度形成了麦克米兰非公度Ti-Sb轨道/价键有序。通过测量和分析中心峰的自旋-晶格弛豫率和本征奈特位移随温度的依赖行为,并结合寇林格关系分析和体磁化率测量,我们发现BaTi2Sb2O高温相的费米能级附近可能存在范霍夫奇点,而且在Sb格点上观察到了可能与在位价电子轨道极化有关的各向同性自旋涨落。我们通过测量Ts以下不同劈裂峰的自旋-晶格弛豫率,除观察到了部分能隙行为外,近公度区域和相滑移区域费米面上能隙的显著差异,暗示了电子态密度在实空间中的条纹型分布。此外,通过比较非公度轨道/价键有序序参量和非共振X射线散射测得晶格结构序参量的温度依赖关系,我们发现BaTi2Sb2O中的轨道/价键有序与晶格之间在相变温度附近退耦合,暗示晶格与电子自由度之间可能存在着复杂的相互竞争关系。第6章 笼目状超导材料CsV3Sb5中的轨道/价键有序在本章中,我们利用位置选择的核磁共振测量技术,通过测量位于不同晶格环境中的51V和133Cs,对笼目状超导材料CsV3Sb5单晶中的类密度波转变进行了研究。这两种原子核核磁共振谱线在相变温度以下突然的等权重劈裂和极窄温度范围内的两相共存共同揭示了 CsV3Sb5中通过一级转变发生的三维结构调制。通过测量和分析51V原子核上的奈特位移和自旋-晶格弛豫率的各向异性以及电场梯度张量,我们指出钒上的轨道/价键有序是与该一级结构相变关联的主要电子有序态。不仅如此,我们还在高温观察到了 51V上可能与轨道/价键有序有关的局域自旋涨落。此外,通过对133Cs的核磁共振测量,我们在高温相观察到了与范霍夫奇点有关的电子态密度渡越,在轨道/价键有序态观察到了由部分能隙打开导致的电子态密度丢失。本工作表明笼目状超导材料AV3Sb5具有丰富的轨道物理,为全面理解该材料体系中的竞争电子序提供了全新的视角。第7章 总结和展望最后对全文进行了总结和展望。