本论文旨在详细探索氧缺陷和阳离子缺陷对钙钛矿氧化物薄膜的物性影响和调控机制。按照研究的缺陷类型,本文的工作内容主要可以分为两部分:氧缺陷和锶缺陷。我们选取了 LaAlO3/SrTiO3二维电子液体系和SrRuO3/Nb:SrTiO3肖特基结型忆阻器来研究氧缺陷浓度变化对于晶格结构和电输运性质的影响,选取SrTiO3/BaTiO3超晶格来研究含Sr缺陷的室温铁电SrTiO3对超晶格铁电性的调控作用。论文的具体内容如下:第一章是论文的绪论部分,首先介绍了钙钛矿氧化物中缺陷研究的重要性,然后分别介绍了 LaAlO3/SrTiO3二维电子液体系的研究背景和产生机制、忆阻器的发现和机制总结以及铁电SrTiO3的研究现状和铁电性的调控方法。第二章介绍了论文工作所使用的所有实验技术,包括薄膜制备,表面形貌、晶格结构、电子结构的表征以及电输运、铁电、介电性能的测试方法。在第三章中,我们研究了 LaAlO3/SrTiO3二维电子液体系里LaAlO3晶格中氧缺陷浓度与晶格结构、界面导电性的关系。通过配备了反射式高能电子衍射仪的脉冲激光沉积设备,我们在具有单一 TiO2截止层的SrTiO3衬底上改变生长氧压和退火氧压生长了一系列厚度为20层的LaAlO3薄膜,面内晶格常数测试表明所有样品都是面内完全应力的,而面外晶格常数测试则表明LaAlO3晶格中氧缺陷浓度并没有随生长氧压降低而增多,虽然界面电输运测试显示随生长氧压降低界面导电性逐渐增强,这一异常现象使得我们又改变激光能量密度生长了另外几组样品,经过系统的对比发现LaAlO3晶格常数是由薄膜生长速度决定的,生长速度越慢,羽辉被氧化程度越低,氧缺陷越多从而晶格常数增大。最后我们对样品进行了化学成分测定,X射线光电子能谱和X射线荧光光谱测试结果一致,都说明了 La/Al原子比不足以引起我们观察到的晶格常数的变化,证明了 LaAlO3晶格的变化是由氧缺陷浓度的改变导致的。在第四章中,我们研究了氧缺陷浓度对SrRuO3/Nb:SrTiO3肖特基结型忆阻器性能的影响。我们通过改变生长氧压和激光能量密度来改变SrRuO3薄膜中的氧缺陷浓度,晶格常数测试和X射线吸收谱结构都说明了随着生长氧压和激光能量的降低氧缺陷浓度变大。变温I-V特性测试表明随温度降低样品的电阻开关比逐渐增大,而且在氧缺陷浓度为中间值时电阻开关比是最大的,且是其余样品的5倍大小。随后利用热电子发射模型我们计算了这种肖特基结的势垒高度随温度的变化趋势,发现肖特基势垒随温度降低而减小,并且具有最大开关比的样品肖特基势垒是最小的。因此我们的结果说明了氧缺陷浓度和肖特基势垒的改变对忆阻性能有决定性作用。在第五章中,我们研究了 Sr缺陷对于SrTiO3/BaTiO3超晶格铁电性的调控作用。通过对SrTiO3生长条件的优化,我们制备出了含Sr缺陷的室温铁电SrTiO3,通过卢瑟福背散射确定了 Sr缺陷的存在,压电力显微镜则表征了 SrTiO3的铁电性。随后我们利用铁电SrTiO3生长了一系列SrTiO3/BaTiO3超晶格,其中BaTiO3厚度为8层,SrTiO3层数为4、6、8、10层,铁电性能测试表明在SrTiO3层数为6层时超晶格铁电性最强,剩余极化值是同条件生长的BaTiO3单相薄膜的1.7倍,变温介电测试也表明该样品的铁电居里温度比BaTiO3高了 40K。同步辐射测试结果表明这一铁电调制现象是由不同的氧八面体旋转状态导致的。我们的结果说明了利用含Sr缺陷的铁电STO制备的STO/BTO超晶格在特定的层数组成时可以增强铁电性,为铁电STO的应用提供了一种可行的思路。最后,第六章是全文的工作总结以及后续研究展望。