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在钙钛矿结构的过渡金属氧化物中，由于强关联电子之间电荷、自旋、轨道和晶格的相互作用，可以表现出丰富的物理现象和性质。近年来，随着复杂氧化物薄膜沉积技术的发展，人们已经能够实现外延生长薄膜中原子层精度的控制以及超晶格等各种复杂低维结构的制备。通过复杂氧化物薄膜的生长，人们不仅能够将不同材料的性质如铁电、铁磁等集成到同一结构中，还能够在氧化物的异质界面上设计出和体相材料完全不同的新的性质，即“演生”现象(emergentphenomena)。但是，对于复杂氧化物材料的极性表面，由于其较高的能量，表面上往往会出现和体相完全不同的结构和丰富类型的重构。极性表面上这些复杂的再构以及不同的截止层类型，都可能会对外延薄膜的生长以及薄膜和界面的性质产生显著的影响。因此，无论是复杂氧化物极性表面的处理还是极性薄膜的外延生长，都面临着很大的困难。同时，这些极性表面上由于不稳定性而产生的电荷重构与转移，可以为人工调控提供更多的机会与手段，有可能影响甚至改变材料的吸附和催化等性质。因此，本论文主要关注于钙钛矿结构氧化物极性薄膜的外延生长以及极性表面不同重构截止层类型的研究，并进一步研究了极性表面上制备的不同结构对表面水分子吸附和分解性质的影响。 本论文在已有的SrTiO3(110)极性表面处理和表征工作的基础上，实现了亚稳态LaTiO3(110)极性薄膜的高质量外延生长，并研究了LaTiO3(110)极性薄膜表面的重构形貌和截止层类性。为了将来进一步实现SrTiO3(111)极性方向复杂薄膜的外延生长，我们研究了SrTiO3(111)极性表面上不同重构的截止层类型。通过在SrTiO3(111)极性表面上制备不同的单相重构表面，结合不同表面的俄歇电子能谱测量结果，我们讨论了不同重构沿着表面法线的可能堆叠结构以及截止层的类型。为了研究极性表面上存在的不同结构对表面水吸附和分解性质的可能影响，我们从表面结构相对比较清楚的SrTiO3(110)极性表面出发，利用光电子能谱研究了SrTiO3(110)极性表面上不同结构对材料水吸附性质的影响。本论文的具体实验工作可分为以下三个部分: 第一部分，在氧化物分子束外延沉积设备中，我们通过观察氧化物表面重构随阳离子浓度改变的演化规律，发现可以将重构表面RHEED衍射特征的实时变化作为反馈信号来控制相应金属蒸发源的开关和沉积时间，从而能够在极性薄膜的生长过程中始终维持表面的有序重构和阳离子间的配比，最终实现了亚稳态LaTiO3(110)极性薄膜在SrTiO3衬底上的高质量外延生长。通过改变退火条件，我们还能够进一步得到热力学稳定相La2Ti2O7薄膜。在生长得到的LaTiO3(110)极性薄膜表面，我们利用扫描隧道显微镜得到了原子分辨的表面形貌，并据此讨论了薄膜的可能截止层类型。 第二部分，在SrTiO3(111)极性表面上，我们通过改变氩离子溅射剂量，能够制备出一系列不同的单相重构表面。在制备得到的(4×4)和(6×6)单相重构表面上，我们利用俄歇电子能谱仪测量了表面化学成分。根据俄歇测量结果以及文献中提出的结构模型，我们详细讨论了(4×4)和(6×6)重构沿着表面法线方向可能的堆叠结构以及截止层类型。 第三部分，我们从结构相对比较清楚的SrTiO3(110)极性表面出发，利用X射线光电子能谱研究了SrTiO3(110)极性表面上制备的(n×1)系列重构表面、溅射后的无序表面和(1×10)重构表面在低温下的水吸附和分解行为。实验结果发现通过改变SrTiO3(110)极性表面的结构（拥有不同的氧空位浓度和钛离子价态），能够相应改变材料表面对水吸附和分解的影响。