ABO3型钙钛矿复合氧化物是一类多功能材料，因其含有过渡金属离子，这类材料表现出丰富的物理性质，如:高介电常数，低介电损耗，压电性质，铁电极化，高磁阻，超导等等。钛酸锶(SrTiO3)作为典型的钙钛矿氧化物功能材料，具有此类材料的各种优异的电学和磁学性质，通过对SrTiO3材料的掺杂（引入氧缺陷或是替换Sr原子或Ti原子），进一步丰富了SrTiO3的性质，在许多电子器件，如:场效应晶体管，电阻开关器件，固体氧化物燃料电池，热电器件，燃料敏化太阳能电池中都有广泛应用。因此，研究非理想SrTiO3体系的电学性质对进一步优化器件的性能至关重要。本论文通过理论加实验的研究方法，对掺杂SrTiO3的稳定性、电子结构、磁学性质及其在电阻开关器件和有机太阳能电池中的应用等展开了一系列研究，具体内容包括以下三个部分:　　第一部分的内容主要是采用密度泛函的第一性原理方法，计算了掺氮(N)SrTiO3和有氧缺陷(Vac)的SrTiO3体系中不同距离的两个氮原子的相互作用和不同距离的两个氧空位的相互作用对体系的稳定性、电子结构和磁学性质的影响。在一个2×2×2的SrTiO3超晶胞中产生两个氧空位(即SrTiO2.75)或是用两个氮原子替代两个氧原子(即SrTiO2.75N0.25)，我们设计了七种放置两个N原子和Vac的不同模型并进行第一性原理计算。结果表明，经过优化后，超晶胞中两个N原子和两个Vac之间距离的长短对体系的性质影响非常大。在SrTiO2.75体系中，Vac倾向于链状排列，并且中间夹着一个Ti原子，其他的结构则为亚稳态。SrTiO2.75N0.25体系的结果则正好相反，它更倾向于其他的六种结构。SrTiO2.75体系在稳态时没有磁性，在其他六种亚稳态时则和SrTiO2.75N0.25体系一样表现出了磁性，磁性的来源主要是Ti原子3d轨道和N原子p轨道的贡献。因此，我们的研究结果提供了一种可能在原子尺寸上调控SrTiO3电子和磁学性质的方法。　　第二部分内容中，主要是对SrTiO3单晶片进行退火处理研究其电子结构并将其制作成电阻开关器件。对高温退火处理的SrTiO3单晶片进行透射谱、同步辐射光电子吸收谱、扫描电子显微镜(SEM)等技术手段表征。我们发现，封装在Ar氛围中退火，使SrTiO3单晶片产生了可观的氧缺陷，这些氧缺陷的出现从颜色变化和透射谱，光电子吸收谱中都可以得到证实。SEM形貌图中可以清楚的看到纳米网状图样，这有可能就是我们第一部分计算中氧缺陷趋向于链状排列的结构。经过简单的退火处理，SrTiO3单晶片在电阻开关器件中表现出良好的性能，主要是因为SrTiO3中氧缺陷的存在，产生了可以移动的电子以及在外加电场的作用下实现了对电子的操作。　　第三部分内容中，我们主要是把SrTiO3材料应用到了有机太阳能电池中。首先，通过溶液法制备SrTiO3层，热裂解后，形成SrTiO3纳米颗粒层。由于SrTiO3的禁带宽度为3.2eV，使得SrTiO3纳米颗粒层可以作为透明电子传输层替代有机太阳能电池中的一层聚合物。以SrTiO3纳米颗粒层为电子传输层的太阳能电池表现出了稳定的光伏性能，且由于SrTiO3氧化物在环境中的稳定性，有提高有机太阳能电池寿命的可能。同时，我们也对不同富勒烯衍生物的有机太阳能电池进行了热稳定性研究，结果表明，有机太阳电池的热稳定性与富勒烯衍生物支链的结构性质密切相关。