异质界面由于对称性的破缺,界面两侧通过应力场、晶体场、自旋交换、电荷转移、和化学键合等自由度相互作用,能够诱导出本体所不具备的物理性能。尤其对氧化物异质结而言,由于其多变的结构类型以及强电子关联性,近年来引起了凝聚态物理学家与材料学家的广泛关注。过去的20年间,人们对氧化物异质结的研究取得了巨大的进展,相继在氧化物异质结中发现了二维电子气、界面超导、界面磁性等新奇的界面电磁现象。很多的研究表明,这些界面性能会受到界面缺陷态结构的影响与调控。尽管如此,确认限域结构中的缺陷态以及研究其对界面性能的影响仍然是一个挑战。本论文针对这一问题,选择了四种氧化物异质界面作为研究对象进行了薄膜的生长,然后利用球差校正的扫描透射电镜与高分辨的电子能量损失谱联用对界面缺陷态结构进行了原子尺度的结构表征,最后基于实验结果进行了第一性原理的模拟计算,考察了界面缺陷态结构对界面电学性能的影响,主要研究内容如下：1.SrVO3/SrTiO3界面缺陷态结构与电性能的研究表明：在(100)SrTiO3基板上外延生长的SrVO3薄膜结晶于立方晶系,其与基板形成很好的外延生长关系。二者位相关系为：SrVO3(100)//SrTiO3(100), SrVO3[100]//SrTiO3[100],由于晶格失配所产生的界面应力通过晶畴的形式释放掉。原子尺度的结构表征显示,Ti与V在界面相互扩散形成Tiv与Vi..替代点缺陷,且Ti、V的价态均保持+4价。基于实验的计算结果表明,在SrVO3/SrTiO3之间形成一电性能受Ti/V比例调控的SrVxTi1-xO3过渡层。此外,V的扩散会削弱界面的粘结强度；而Ti元素的扩散则会增强界面的粘结强度,有利于结构的稳定。2.BiFeO3/SrTiO3界面缺陷态结构与电性能的研究表明：生长在不同方向SrTiO3基板上的BiFO3薄膜呈现赝立方结构,与基板形成很好的外延生长关系。薄膜的生长机制为岛状生长机制。二者位相关系为：BiFeO3(XYZ)//SrTiO3(XYZ),BiFeO3[XYZ]// SrTiO3[XYZ]。原子尺度的结构表明,钛原子易于扩散至晶格中Fe的位置,价态由四价变为三价,形成TiFe..的替代点缺陷。基于实验的计算结果表明,BiFeO3/SrTiO3界面存在二维电子气。扩散的Ti原子与界面Bi、Fe原子会发生耦合,使得费米能级向导带偏移,但不改变界面的导电属性。在这一体系中,Ti元素的扩散也有利于结构的稳定。最终,结合理论计算的结果,我们利用原子力显微镜的电流mapping测试成功检测到界面的电流信号,验证了计算的准确性。3.LaCrO3/SrTiO3界面缺陷态结构与电性能的研究表明：生长在(100)SrTiO3基板上的LaCrO3呈现赝立方结构,与基板形成很好的外延生长结构。二者的位相关系为：LaCrO3(100)//SrTiO3(100), LaCrO3[100]//SrTiO3[100].薄膜的生长机制为岛状生长机制。原子尺度的结构表明,钛原子易于扩散至晶格中Cr原子的位置,价态由四价变为三价,界面处形成TiCr的替代点缺陷。基于实验的计算结果表明,该缺陷使得界面费米能级附近电子态变少,导电性变弱,可能的原因的是界面TiCr点缺陷引起电荷的重新分布,抑制了体系中的电子重构。4.MgO/SrTiO3界面缺陷态结构与电性能的研究表明：生长在(100)SrTiO3基板上的MgO结晶于立方晶系,与基板形成很好的外延生长结构。二者的位相关系为：MgO(100)//SrTiO3(100), MgO[100]//SrTiO3[100].但氧化镁薄膜在(100)SrTiO3基板上的生长机制受生长速率的影响较大,且由于失配度过大形成的是一个半共格界面,适配位错带来的巨大应力通过形成位错来抵消掉。原子尺度的结果表明,在该界面处,钛原子易于扩散至氧化镁晶格中镁原子的位置,且保持Ti正四价不变,在界面附近产生相应的TiMg-VMgI缺陷对。基于实验的计算结果表明,TiMg-VMgI缺陷对会使得MgO/SrTiO3异质界面的导带往更高能级偏移,能带展宽,体系绝缘性增强。