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自上个世纪90年代在具有钙钛矿结构的锰氧化物La1-xAxMnO3(A=Ca，Sr，Ba)尤其是薄膜中发现了庞磁电阻效应(CMR)以来，由于这种特性可以广泛地应用于读写磁头、磁传感器及磁记录等器件中，因而引起了人们极大的兴趣和广泛的关注。有关钙钛矿结构氧化物的显微结构和缺陷方面的研究对于理解其结构以及电磁学性能之间的相互关系有着十分重要的意义。随着现代高分辨电子显微术和高空间分辨分析电子显微术的发展，使得我们可以在原子尺度研究材料的显微结构和成分分布，也使透射电子显微镜成为材料结构表征方面最为直接有力的工具。
本论文结合了透射电子显微术、高角环形暗场成像术以及X射线能量色散谱的线扫描技术，对几种激光分子束外延方法生长的具有钙钛矿结构的氧化物功能薄膜的显微结构和化学成分分布进行了研究，主要结果包括以下几个方面：
研究了两种生长在Si(001)基体上的厚度分别为300nm和10nm的La0.9Sr0.1MnO3薄膜的结构特征和化学成分分布。研究结果表明，这两种样品中La0.9Sr0.1MnO3薄膜均由单相多晶体构成，这些多晶体颗粒以柱状结构生长，柱状晶垂直于界面并一直贯穿整个LSMO薄膜。La0.9Sr0.1MnO3薄膜具有正交点阵结构，在LSMO/Si的界面处发现具有纳米尺度的两个非晶层。成分分析表明在靠近Si基体一侧具有2-3nm厚度的非晶层是由Si和0组成，而且O元素在这里富集。另一个非晶层中含有La、Sr、Mn、O以及Si等五种元素，阐明了两种非晶层的形成原因是由界面处的化学反应引起的，经过快速反应阶段氧化硅非晶层生长较迅速，然后由于第二层非晶层的出现阻碍了扩散的顺利进行，从而抑制了氧化硅非晶层的生长，达到饱和。这个过程与薄膜的沉积厚度关系不大。
研究了外延生长在SrTiO3(001)基体上的厚度为200nm的BaSrNb0.3Ti0.7O3薄膜的显微结构特征。横截面样品中，薄膜存在以亮衬度带或暗衬度带为特征的柱状结构。薄膜与基体之间的界面明锐且平直，界面上和薄膜内部均没有第二相形成。薄膜内部化学成分分布很均匀。BaSrNb0.3Ti0.7O3薄膜和SrTiO3基体之间的界面上有近似周期性排布的失配位错。界面上所观察到的一些不全位错应该就是Burgers矢量为α[010]或α[001]的全位错沿着某一个方向上的投影。而所观察到的Burgers矢量为b=α[011]的全位错分解为具有Burgers矢量b=1/2α[011]的两个相等的不全位错。薄膜的平面样品中，发现BaSrNb0.3Ti0.7O3薄膜内有着许多随机分布的反向畴，反向畴界呈现蛇形排布。阐明了BaSrNb0.3Ti0.7O3薄膜具有高导电性的原因主要在于Nb元素的掺杂，薄膜内部穿过位错的密度非常低以及还原性气氛-氮气的影响。