B位离子为过渡金属阳离子的钙钛矿型复合氧化物显示出大量有趣的电学和磁学性能,在微波可调器件、存储器、固体燃料电池、催化等领域具有广阔的应用前景。以它们为基础的薄膜器件,部分已开发为产品并广泛应用,但大多数仍处于试验阶段。(Ba_xSr_1-x)TiO₃是微波可调器件的研究与开发中的重要材料体系。然而,尺寸效应等使得(Ba_xSr_1-x)TiO₃薄膜的介电特性远差于(Ba_xSr_1-x)TiO₃陶瓷和单晶材料。过去二十多年的研究发现,BaTiO₃/SrTiO₃多层薄膜内的界面调制作用可以明显改善薄膜材料在低频区域的介电性能,然而对于它们在Ghz频段的微波介电性能的报道却很少。本文以脉冲激光沉积制备的Ba TiO₃/SrTiO₃多层薄膜为研究对象,利用共面波导结构对它进行微波介电性能测试,然后运用X射线衍射、透射电子显微镜等结构表征技术,结合O点阵理论、弹性理论,说明了影响薄膜介电性能的微观结构原因,并且提出了多层薄膜的生长过程和应力弛豫机制。以材料电阻开关效应为基础形成的新型非易失性存储器——电阻式存储器,因设备结构简单、存储性能优越成为当下的研究热点。然而开关机制的不明确性却限制了它的发展。虽然目前研究人员普遍认同氧空位在电阻开关效应中起了重要作用,但它所扮演的角色还需进一步研究确认。本文以脉冲激光沉积制备的BaZrO₃薄膜为研究对象,通过对它进行电学性能测试,然后运用透射电子显微术,结合绝缘体电流传导机制,尝试理解氧空位和晶界等缺陷在电阻开关效应中所起的作用,以及沉积氧压对BaZrO₃薄膜微观结构和电性能的影响。总的来说,本文的研究目的是通过探究薄膜材料的结构和性能之间的联系,阐明影响薄膜的具体性能的微观结构根源,为理解薄膜中的各种性能和现象提供思路。得到的主要结论如下:（1）薄膜晶体的畸变程度以及缺陷密度的改变是导致[（BaTiO₃）0.5/（SrTiO₃）_0.5]₁₆和[（BaTiO₃）_0.4/（SrTiO₃）_0.6]₃₀两者介电性能差异的原因。（2）虽然包含32层亚层薄膜,[（BaTiO₃）_0.5/（SrTiO₃）_0.5]₁₆多层薄膜却显示出具有不同形貌的双层结构——即底层薄膜和顶层薄膜。底层薄膜和MgO基体保持外延关系,且层内的应变能通过形成失配位错、反相畴界、层错等晶体缺陷得到释放。而顶层薄膜则形成具有择优取向的多晶柱状薄膜。在整个生长过程中,BaTiO₃和SrTiO₃之间显示出了非常一致的生长行为。（3）在以BaZrO₃薄膜为阻变层的Ag/BaZrO₃/SrRuO₃结构中发现了可转向的二极管效应,并从机理上证实了界面处氧空位对载流子的捕获/释放是形成该效应的原因。此外,和常见非铁电钙钛矿材料相比,BaZrO₃薄膜数据保持能力的改善源于BaZrO₃/SrRuO₃界面处晶界的存在,但是氧空位的积累导致Ag/Ba ZrO₃/SrRuO₃在长期使用后电阻退化。（4）在Ag/BaZrO₃/SrRuO₃结构中,当BaZrO₃采用的的氧压小于2′10-4 Pa时,SrRuO₃薄膜会发生热分解,形成Ru颗粒以及非晶SrO。BaZrO₃薄膜为多晶薄膜,存在不少孪晶,并且能够检测到Sr元素的存在。而当BaZrO₃采用的沉积氧压为1.33 Pa时,SrRuO₃为外延薄膜,BaZrO₃出现双层结构,其中底层为单晶薄膜,顶层为多晶薄膜。结构以及成分的差异,使得这两种Ag/BaZrO₃/SrRuO₃结构出现电行为的差异。另外,SrRuO₃外延薄膜在电子束辐照的作用下会发生辐照分解,形成SrO以及晶格缺陷。