本论文分两部分。　　 第一部分,利用高分辨电子显微术和几何相位分析(Geometric PhaseAnalysis,GPA)研究了A1Sb/GaAs异质结界面的位错类型和外延薄膜中的应变分布。主要结论如下:　　 1.由于薄膜和衬底之间有约8%的晶格失配,在界面附近存在大量的失配位错以释放应力。通过对失配位错的分析,发现绝大部分是90°位错,还有少量的60°位错。用GPA分析薄膜中的应变,发现薄膜是接近完全弛豫的,有少量的残余应变。　　 2.仔细分析界面处位错核心的应变构型,并结合高分辨像模拟,确定了界面处存在原子台阶。发现台阶处的90°位错核心是非重构的畸变的6.8原子环,这些台阶可以为位错成核提供额外的位置,也可以钉扎沿着界面攀移的两个60°位错。　　 第二部分,综合利用衍衬像、低倍扫描透射电子显微像、离焦会聚束电子衍射(Convergent Beam Electron Diffraction,CBEI))等技术研究了Ca0.28Ba0.72Nb2O6单晶中的180°铁电畴。同时利用先进的球差校正技术结合环形明场(AnnularBright field,ABF)像的方法对锂电池正极材料LiFePO4中的锂离子直接成像。主要结论如下:　　 1.通过衍衬像和低倍扫描透射电子显微像,发现Ca0.28Ba0.72Nb2O6单晶中存在大量的180°铁电畴。这些畴呈带状或者钉子状。利用离焦CBED并结合CBED像模拟的方法,确定了180°铁电畴的极性。由于002衍射的消光距离比001衍射的消光距离要长得多,因而002盘的强度随厚度的变化相对于001盘有较大的宽容度。应该择优选择较大的衍射矢量来判定极性。这种阴影像结合衍射强度来判定极性的方法能够快速在实空间给出铁电畴的极性,从而为原位研究电畴在外场下的变化提供方便。　　 2.利用先进的球差校正扫描透射电子显微镜并结合ABF成像技术实现了对LiFePO4中的锂离子直接成像。基于FFT-multislice的像模拟方法,模拟了如:厚度、加速电压、入射半角、收集半角等成像条件的改变对像衬的影响,发现ABF像对厚度不敏感,提高的加速电压有利于改善像衬度,接收角为入射角一半至入射半角全角时,像的质量较好。此外在结构模型中,引入锂空位和锂原子位移将会产生晶格畸变,模拟发现ABF像对原子空位和晶格畸变较为敏感。