功能氧化物材料中存在复杂的微结构和新奇的物理特性，深入理解其性能需要在原子尺度上对其晶体结构和电子结构进行研究。本论文利用局域实验探测方法透射电子显微镜(TEM)中的电子能量损失谱(EELS)技术，并结合TEM中的结构表征手段和多种理论计算模拟方法研究了一系列功能氧化物材料，探究了晶体结构、电子结构与物理性能之间的关联，并对相关TEM方法进行了深入探讨，主要研究内容如下:　　第一，利用第一性原理方法计算了Fe2OBO3的电荷有序态电子结构特征，并结合EELS谱近边精细结构(ELNES)实验对其电子结构进行了分析。使用GGA+U的结构优化揭示出该体系的电荷有序结构为沿a方向的2倍超结构。理论研究表明理解该体系的电荷有序态必须同时考虑晶格畸变和静电排斥相互作用。O-K和Fe-L2,3边EELS谱的实验和理论对比结果也支持这一结论。价键求和与谱分析结果表明Fe2OBO3为准离子型电荷有序态。另外，也对B-K边谱的各向异性特征进行了讨论。　　第二，利用EELS谱定量分析方法、ELNES、扫描透射电子显微镜(STEM)中的高角环形暗场像(HAADF)/环形明场像(ABF)和STEM-EELS等多种实验方法系统表征了系列钙掺杂铁酸铋多铁氧化物Bi1-xCaxFeO3-δ(0≤x≤0.5)，发现钙掺杂会使得氧空位增多，铁的价态几乎保持为+3价。同时在x=0.5的样品中发现氧空位诱导的Bi/Ca有序超结构，利用ABF像很明确地观察到氧空位，并利用局域Fe-L2,3边的改变证实存在FeO5金字塔形配位。另外，结合理论计算和ELNES谱模拟方法对钙掺杂铁酸铋的电子结构演变进行了深入研究。　　第三，对多铁材料YMn2O5的ELNES谱和第一性原理计算研究表明，该体系Mn-O键存在很强的轨道杂化，对比ELNES实验和模拟谱可得该体系Mn-3d电子关联强度应该小于4 eV。稀土替代化合物REMn2O5(RE=La，Sm，Gd，Dy等)中存在类似的电子结构特征，并对该体系铁电极化的产生机理进行了探讨。　　第四，对几种铜氧化物高温超导材料的微结构和化学成分进行了表征。首先，利用选区电子衍射(SAED)和高分辨电子显微术(HRTEM)研究了系列镧掺杂Bi2Sr2-xLaxCuO6(0≤x≤1.1，La-Bi2201)的微结构，发现在镧掺杂样品中存在一个新的反相公度调制的超结构，这个超结构不随温度变化。然后，研究了单层Sr掺杂La2CuO4人工超结构薄膜，发现Sr会扩散到2～3个单胞的LaO层内，Sr含量最高的原子柱比例约为30～40％。　　第五，从理论上探讨了利用HRTEM技术对晶体材料的电荷密度分布成像的可行性。通过使用两种不同投影势，即独立原子势和密度泛函理论计算的势，比较不同成像条件下的高分辨图像，发现有希望观察到晶体材料中的离子型化学键，但是共价键的实验观察存在很大挑战。