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本文在对电子全息技术和原位透射电子显微镜技术进行探索的基础上，对电子全息成像技术的相位解释、空心纳米材料的形状表征、磁性隧道结材料的内势分布、钙钛矿结构过渡金属氧化物的电致电阻转变机制进行了研究，主要内容包括: 1.根据电子全息的成像原理，分析了实验中发现的全息相位图中样品两部分的相位分别高于和低于真空区相位的现象，进一步研究了参考波的相位变化对相位测量的影响，并验证了相应的相位分布。 2.对单根C60纳米管进行电子全息的观察和相位重构，分析其管壁厚度的变化信息，以此来寻找其内壁的位置，确定内径的尺寸，推断C60纳米管的截面形状，进而计算C60纳米管的平均内电势，并通过另一C60实心纳米棒对该计算方法的准确性进行了验证。 3.用高分辨透射电镜（HRTEM）、电子全息、扫描透射电镜(STEM)等方法对退火前后的Ta/Ru/Ta/CoFeB/MgO/CoFeB/Ta磁性隧道结样品进行了观察和比较，发现退火前后样品中MgO层的结晶度不充分，以及样品中上下Ta层的平均内电势存在明显差异。EDX测试表明是CoFeB向Ta层的扩散造成了这种平均内电势的差异。这些现象可能是造成器件磁阻变化率较低的原因。 4.通过原位透射电镜观察和电子能量损失谱、电子全息等表征手段，观察到La0.15Sr0.85TiO3/SrTiO3薄膜材料由外加电场导致的形貌变化及随后的电致电阻转变现象;表征了在电场作用下及电阻转变过程中材料界面和内部的氧空位浓度。研究发现，该材料中的导电通道可能是由局部的氧空位形成，而电阻转变现象是在导电通道形成之后通道中的局部通断所造成，该研究为已提出的丝导电通道模型提供了实验证据。 5.通过电学性能测量，发现La0.5Ca0.5MnO3材料电阻转变过程中低阻态电阻值的“演化”现象。根据氧空位迁移机制，提出氧空位在该材料中的两种存在形态，对这种现象的产生机制给出了解释。通过具有球差矫正功能的扫描透射电子显微镜环形明场成像技术，对材料中氧空位的分布进行了表征，验证了两种氧空位形态的存在，对提出的机制进行了验证。