信息功能材料作为信息时代新兴产业发展的基石,对科技进步起重要的支撑作用。其中,InAs/GaSb短周期超晶格的灵敏度高,响应快,效率高,涵盖波长范围广,作为新型红外焦平面探测器技术中的核心器件,已成为该领域中重要的研究对象;此外,最近在若干磁性材料中发现的磁性斯格明子具有稳定性好、易操控、尺寸小的优点,是新型电子自旋磁性存储器材料的有力竞争者。本论文利用扫描透射电子显微镜,对InAs/GaSb超晶格和磁性斯格明子的微观结构进行了全面的表征和分析,主要的研究成果如下:结合高角环形暗场（HAADF）像和电子能量损失谱（EELS）对分子束外延（MBE）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的短周期InAs/GaSb超晶格界面开展了高空间分辨率化学组分分析。利用从HAADF像提取的阴、阳离子强度比曲线和EELS获取的不同元素的分布曲线确定了超晶格的界面宽度。在MBE超晶格中,界面宽度均小于4.8单原子层（ML）,并且InAs-on-GaSb（IF1）界面宽度小于GaSb-on-InAs（IF2）界面宽度,其中各类元素的扩散趋势相同,In元素的扩散宽度略大于其他元素;应变分析指出IF1界面为拉应变,IF2界面为压应变,表明IF1界面以In-As键为主,IF2界面以In-Sb键为主,这与大多数的文献报道相反。在MOCVD超晶格中,界面宽度均小于3.8 ML,但四种元素在两种界面处没有统一的扩散趋势,Sb元素的扩散宽度略大于其他元素;应变分析指出IF1界面和IF2界面都为拉应变,表明两种界面都以Ga-As键为主。另外,确认Al原子和Sb原子的偏析形成了AlInAsSb体合金中的调制结构。以上结果表明,不同的生长方法对锑化物超晶格中的的元素扩散以及微观结构均有重要的影响。在研究InAs/GaSb超晶格的高分辨HAADF像时,发现图像中阴、阳离子间的相对位置偏离理想晶体的占位,产生了“极化”现象。通过对一系列模拟像和实验像的分析,揭示了试样晶体取向影响HAADF像中原子相对位置的过程,即在晶体轻微偏离正带轴的情况下,轻重原子对电子散射能力的差异导致其相对位置产生了畸变,从而造成了“极化”的假象。该结果修正了可以通过HAADF像来确定晶体中原子位子的观点。利用洛伦兹透射电子显镜（LTEM）研究了MnNiGa材料在垂直磁场下的磁结构变化,观察了两种条形畴在磁场驱动下分别形成软磁泡（斯格明子）和硬磁泡的过程。同时发现保持外场恒定并倾转试样时,LTEM图像中的软、硬磁泡发生相互转换。利用强度传输方程（TIE）详细研究了重构MnNiGa磁性材料中磁结构的数据处理过程,发现TIE参数q0的设定会改变重构结果并引入假象。对螺旋状布洛赫畴壁（Bloch Domain Wall）、奈尔畴壁（Néel Domain Wall）以及混合型磁泡的模拟图像处理结果表明,不适当的TIE参数q0放大了图像中的高频信息,重构出虚假的多层磁结构。在处理试样的LTEM实验像中复现了这种构的假象。由于LTEM图像衬度反映的是三维磁感应强度的积分投影信息,因此倾斜的试样也会使重构的磁结构更为复杂,掩盖了真实的磁结构。所以在使用TIE提取试样内部磁化强度分布图时,需要注意选取适当的参数,并了解材料的特性,才能获得真实准确的磁结构。