伴随着社会的发展,人们面对的信息数据越来越庞大和复杂,这给计算机的运算量和运算速度提出了更高的要求。因此,量子计算机的设计应运而生。量子计算机在相同数量的运算单元的情况下比传统计算机具有更大的运算量和更高的运算速度。但是,传统的量子比特极容易受外界干扰而导致运行出错,因此,量子计算机的发展受到了制约。而基于马约拉纳零能模的拓扑量子计算机由于其受体系的拓扑保护,对外界局部扰动有很强的抗干扰能力,从而具备了高容错的秉性。因此,在各种材料体系中寻找马约拉纳零能模,并对其特性进行深入研究已成为国际科研前沿热点。本论文利用极低温强磁场扫描隧道显微镜系统研究了铁基超导FeTe0.55Se0.45的磁通涡旋中和铁原子上的马约拉纳零能模,同时还研究了新型二维材料Pd2Se3的结构与物性。论文主要工作及创新成果如下:1.在铁基超导FeTe0.55Se0.45中观测到马约拉纳零能模。利用极低温强磁场扫描隧道显微镜,通过施加磁场,在激发的磁通涡旋中观测到一个狭窄的零能峰。该零能峰从磁通涡旋中心到边缘随空间变化峰位不移动,不劈裂,其衰减符合Fu-Kane模型;其半高全宽在温度展宽极限以内;升高温度后,零能峰强减弱,并在3 K左右消失。以上表征为马约拉纳零能模在FeTe0.55Se0.45中的存在提供了有力证据。与其他体系相比,FeTe0.55Se0.45单一块体材料中就能实现马约拉纳零能模,不需要人工构造复杂的结构;且该体系中的马约拉纳零能模更强更纯净,为马约拉纳零能模的进一步研究和应用提供了新的平台。2.利用MBE在FeTe0.55Se0.45单晶表面沉积单分散的铁原子,再利用极低温强磁场扫描隧道显微镜在铁原子上观测到了马约拉纳零能模,并首次观测到铁原子上和磁通涡旋内马约拉纳零能模的相互作用,实现了YSR束缚态到马约拉纳零能模的可逆转换。通过变温变场实验,观测到铁原子上的零能峰与磁场感应生成的磁通涡旋中的马约拉纳零能模有相同行为;并且通过针尖操纵,可控改变铁原子的吸附位,从实验上证实铁原子生成的反常量子磁通涡旋与铁原子吸附位有关;通过改变隧穿结,利用针尖对铁原子的作用力来增强铁原子与FeTe0.55Se0.45表面的交换相互作用,实现YSR杂质态到马约拉纳零能模的转变;通过施加外磁场,在铁原子附近激发出磁通涡旋,实现马约拉纳零能模的相互作用。通过在FeTe0.55Se0.45表面沉积铁原子,实现了无外加磁场产生马约拉纳零能模,为研究马约拉纳零能模的性质和相互作用提供了更灵活的平台。3.利用低温扫描隧道谱研究了新型二维材料Pd2Se3的能带性质,发现Pd2Se3在单层时能隙为1.23 e V,并且随层数增加而变化。在双层Pd2Se3的台阶处和面内弯折形变处分别呈现p型和n型能带弯曲。同时,在Pd2Se3上的硒空位的价带顶附近的缺陷能级具有很强的各向异性。该工作在实验上对Pd2Se3的电子结构进行研究,为进一步基于Pd2Se3的器件构筑及相关应用打下基础。