石墨烯（graphene）的成功制备,为人们研究其它二维晶体材料奠定了坚实基础。二维过渡金属硫族化合物（Transition Metal Dichalcogenides,TMDCs）是继石墨烯之后的新型二维晶体材料。二维TMDCs材料丰富的晶体结构（T相、H相、T’相等）与强自旋轨道耦合作用,导致了诸如二维磁性、能谷电子学、量子自旋霍尔效应、伊辛超导等新颖物理现象的出现。此外,人们还可以通过电场、磁场、光场、应力场、温度场以及厚度等多种手段对少层TMDCs材料的物理性质加以调控。这使得二维TMDCs材料成为研究低维量子物理的又一理想平台。本论文的主要目标是利用TMDCs材料的新颖物理性质,寻找低温下的拓扑量子物态,为此开展了以少层MoTe2、MoSexTe2-x和MoxW1-xTe2为主的低温量子输运性质研究。主要由以下三部分组成:第一部分主要论述了在少层Td-MoTe2样品中发现的一种由各向异性自旋轨道耦合作用导致的新型伊辛超导电性。与已发现的伊辛超导体类似,面内上临界场（Hc2,‖）远超过BCS理论给出的泡利顺磁极限（Hp）,显示出超导增强现象。有趣的是,我们在少层Td-MoTe2中发现Hc2,‖呈现出显著的二重对称性,并且在各个方向上均超过泡利极限。这与仅能给出各向同性Hc2,‖的伊辛超导理论明显不符,暗示它不能用现有的伊辛超导理论加以理解。为此,我们与理论合作者从晶体结构对称性出发,通过第一性原理计算引入了各向异性的自旋轨道耦合作用,从而成功解释了这一实验现象。这是在实验上首次观察到面内各向异性的伊辛超导电性,这一发现有助于加深对过渡金属硫族化合物中新奇超导现象的认识。第二部分论述了在掺Se的MoTe2薄膜样品中发现的Se掺杂引起的结构相变和超导增强现象。借助于拉曼光谱、X射线光电子能谱以及低温电学输运测量等实验手段,我们证实了随着Se掺量的增加,系统发生了从Td相到1T’相再到2H相的结构变化。重要的是在样品转变到2H相之前,随着Se含量的增加出现了超导增强现象。通过分析上临界场的温度依赖行为,我们发现它与两带超导模型吻合。这表明Se掺杂可能引入了 S+-超导序参量,因而该工作为在TMDCs中寻找拓扑超导奠定了基础。第三部分论述了在W0.25Mo0.75Te2薄膜样品中实现的维度调制的第二类外尔半金属态。通过选择厚度梯度刚好跨越二维到三维情形的样品,利用低温旋转场实验证实了负磁阻仅在磁场平行外加电场以及样品a轴（E‖ B ‖a）条件下的三维样品中出现,并且磁电导满足σ-xx∝cH2关系,符合外尔半金属中手性反常的理论预期。通过分析纵向磁阻的SdH振荡,发现148T、104T和63T三个振荡频率,前两个与既有实验验证的体电子和空穴相对应;而第三个振荡频率对应于一种全新的、具有非零贝里相位的二维电子。结合已有的理论计算和ARPES实验结果,我们推断它很有可能来自于费米弧导致的拓扑表面态的贡献。以上分析表明Mo0.25W0.75Te2是一种具有拓扑表面态的第二类外尔半金属。该维度调制的输运实验为寻找和验证外尔半金属提供了一种全新的途径。以上三个工作有助于加深人们对TMDCs中新奇物理现象的认识,为进一步利用少层TMDCs材料构建拓扑超导打下了基础。