ABO₃型钙钛矿过渡金属氧化物由于其广泛的物理特性,如铁电性、铁磁性、多铁性、高温超导和巨磁阻性等,成为凝聚态物理和材料科学研究的热点材料。随着人们对小型化和多功能化器件的日益需求,材料在纳米尺度下的制备与调控成为研究人员的探索方向之一。同时随着氧化物薄膜制备技术的飞速发展,研究者已经可以制备出高质量的原子尺度下的钙钛矿过渡金属氧化物超晶格。超晶格将具有不同性能的材料耦合在一起,并利用界面处电荷、轨道和自旋等自由度的重组,能够产生更加丰富甚至是区别于母体材料的物理性质,实现材料的多功能化。因此对钙钛矿过渡金属氧化物超晶格的深入研究在材料器件的设计和应用方面具有重要的指导意义。本论文采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,研究了钙钛矿过渡金属氧化物超晶格中的极性金属和金属-绝缘转变等物理特性。主要研究内容及结论如下:（1）由于巡游电子可以屏蔽材料中的静电场,因此金属性和铁电性被认为是不相容的。为实现材料中的金属性和铁电性共存（即极性金属）,本文选择具有金属性的SrVO₃和具有铁电性的PbTiO₃作为母体材料,研究了[001]、[110]、[101]和[111]四种堆叠取向的超晶格的电子和晶格结构。研究发现PbTiO₃/SrVO₃超晶格界面在所有堆叠取向情况下都形成了具有自旋极化的二维电子气;其次PbTiO₃的极性位移对金属性的出现并不敏感,使得界面共享了PbTiO₃层的铁电性。因此我们在理论上在PbTiO₃/SrVO₃超晶格中实现了具有自旋极化的二维极性金属。（2）金属-绝缘转变作为超晶格界面电子重构所产生的有趣现象之一,其在新型电子器件方面具有很好的应用前景。本文在LaTiO₃/CaVO₃超晶格中采用三种物理途径,即晶格取向、外延应变和晶格层数周期来调控金属-绝缘转变。由于不同的晶格取向对应不同的晶格维度,界面处的电荷转移程度也不相同。在SrTiO₃衬底上的（LaTiO₃）₁/（CaVO₃）₁超晶格沿[001]和[110]取向堆叠时呈现出绝缘特性,而[111]晶格取向则表现出金属特性。由于衬底的外延应变会改变体系的晶格畸变,进而调控3d轨道的能级,所以当SrTiO₃衬底被LaAlO₃衬底替代时,沿[111]取向堆叠的（LaTiO₃）₁/（CaVO₃）₁超晶格呈现出了金属性到绝缘性的转变。此外,研究发现通过改变[001]取向（LaTiO₃）_m/（CaVO₃）_n超晶格的层数也极有可能诱导出金属-绝缘转变。