自1986年铜氧化物高温超导体被发现至今,尽管人们在理论和实验工作上都付出了大量艰辛的工作,积累了许多重要的研究成果,但铜氧化物高温超导体真正的超导机制至今仍是个谜。众所周知,铜氧化物高温超导体是一类强关联电子材料,电荷、自旋、晶格等多重自由度有很强的耦合,究竟哪个因素对超导电性起关键作用还不清楚。研究高温超导体的最大困难就在于如何将这些不同自由度的影响区分开。大多数研究者都专注于从实验或理论上理解铜氧化物的电荷和自旋动力学,而晶格自由度本身(晶格结构和晶格振动)对高温超导电性的影响在2001年之前却不受重视。但是自从2001年角分辨光电子谱(ARPES)实验中发现“Kink”以后,形势发生了很大的变化,晶格的作用越来越受到重视。因此,我们的工作立足于更深入地了解铜氧化物超导体特殊的结构特征和声子行为,并试图将它们与超导电性相联系。　　论文的第一章首先对铜氧化物超导体的基本性质做了简单的介绍,然后对目前该领域的研究现状和热点问题做了概述和总结。在本章的最后部分,给出了本论文的研究动机和意义所在。　　论文的第二章详细讨论了双掺杂Y1-xCaxBa2-yLayCu3Oz体系的晶格结构与高温超导电性的关联。我们采取元素掺杂替代的方式来逐渐改变YBCO体系的晶格结构,并且通过细致的研究系统地分析了单胞中的键长,键角,CuO2面平整度等局域结构参量对超导电性的影响。对于载流子平衡自补偿的等量掺杂Y1-xCaxBa2-yLayCu3Oz体系(x=y),由于载流子浓度保持恒定,体系超导电性的改变可完全归结于晶格结构自由度随掺杂的变化,我们发现Tc与四对表征CuC2面平整度的键角有着密切的关联。而对于不等量掺杂的Y1-xCaxBa2-yLayCu3Oz体系(x≠y),我们发现Tc与沿c轴的Cu(1)-O(4)和Cu(2)-O(4)键长有密切关联,而且在欠掺杂,最佳掺杂和过掺杂区域,Tc对两个键长的依赖行为也不同。从高温超导体的“结构分块模型”以及电荷转移机制出发,我们可以对这些行为作出合理的解释。另外,我们对Y1-xCaxBa2-yLayCu3Oz体系晶体块间结合能的计算表明,可以很好表征材料晶格自由度的晶体块间结合能,并不能完美地解释相图的各个区域中超导电性的变化。为了将载流子与晶格结构的影响相统一,我们新构造了一个将二者合并在一起的无量纲的参量Y,它对两种掺杂量的依赖行为与Tc相图十分相似,因此可以用来描述和评估体系高温超导电性的变化。　　论文的第三章是与YBCO体系中的“铁三角”局域结构有关的探索。我们通过对一系列单掺杂和双掺杂的YBCO材料的细致结构分析,发现它们的CuO2面上的Cu(2)-O(2)-O(3)三角形是十分稳定的局域结构(称之为“铁三角”),与单胞中的其它化学键相比,组成它的键长、键角随掺杂的波动都非常小,我们将这个稳定的局域结构称为CuO2面上的“铁三角”。随后,我们在未掺杂的、氧含量不同的纯YBCO以及电子型超导体NCCO中,都证实了该局域结构的稳定存在。我们利用Raman光谱研究了YBa2-xLaxCu3Oz体系的声子行为随掺杂的演化,发现与CuO2“铁三角”有关的两个声子,即O(2)-O(3)沿c轴异相振动的键弯曲模和面内Cu(2)-O(2)键拉伸模,它们的声子频率和线宽随La掺杂量的变化都只表现出非常小的波动,从而为“铁三角”局域结构的稳定性提供了直接的光谱证据。　　在本章的后半部分,我们将集中讨论“铁三角”这个特殊的局域结构与高温超导电性之间的关联。我们发现“铁三角”的稳定有利于超导电性的保持。通过与Devercaux所得结论的比较,我们发现在Raman光谱中行为最稳定的两个声子,恰恰是分别与节点电子态和反节点电子态耦合最强烈的两个声子。我们猜测“铁三角”的稳定有利于在电子和这两个声子之间形成强度最合适的各向异性电-声子耦合,从而有利于实现最优的超导电性和d波配对。我们粗略计算了这两个稳定的声子分别与电子的电一声耦合常数,并通过与之前结果的比较说明了计算的合理性。最后,我们提出一个从“铁三角”局域结构出发的高温超导体两能隙起源的猜想。　　论文的最后一章相对独立。我们利用同步辐射X射线散射方法,对掺Fe的过掺杂LSCO超导体--La1.8Sr0.2Cu0.99Fe0.01O4晶体的LTO-HTT结构相交做了细致的研究,对LSCO体系备受关注的结构相变性质问题给出了自己的答案,同样也强调了局域晶格结构在铜氧化物中所扮演的重要角色。对铜氧化物超导体局域结构的充分了解正是正确认识其表现出的其它奇异性质的基础所在。　　本论文对于掺杂YBCO体系和LSCO体系的系统研究明确表明,晶格中特定的局域结构(比如键长,键角,铜氧面上的“铁三角”,倾斜有序的铜氧八面体)对于铜氧化物的高温超导电性都是有重要影响的,对这些结构特征的透彻理解是正确认识它们的其他性质(如电学,磁性,光学性质等)和最终揭示其超导机理的关键和前提。