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本论文工作使用激光分子束外延(lasermolecular-beamepitaxy,LMBE)技术生长了铟(In)掺杂的SrTiO3单晶薄膜、缺氧的BaTiO3-x单晶薄膜、不同厚度的超薄BaTiO3单晶薄膜、不同掺杂浓度的BaNbxTi1-xO3单晶薄膜、碲(Te)掺杂的LaMnO3单晶薄膜和SrTiO3-δ/Si异质结等多种材料，并研究了其结构动力学、光学、电学和磁学等物理性质与结构、厚度、氧含量、掺杂浓度等的关系。
本论文工作的主要内容和结论为：
1.研究了用激光分子束外延技术生长的不同氧压下铟(In)掺杂SrTiO3薄膜的光学和电输运性质。霍尔测量表明In掺杂的SrTiO3单晶薄膜是空穴掺杂型的半导体材料，在可见光波段几乎是透明的。随着生长过程中氧压的增大，光学吸收边发生蓝移。由于In杂质的引入，在材料中发现有一级Raman散射过程，其过程在SrTiO3单晶中是被禁止的，这是因为In杂质引入导致的应力改变了晶体的对称性，激活了被禁止的一级Raman散射。此种透明的半导体氧化物材料在氧化物异质结及相关器件研究方面有很多的潜在应用。
2.研究了在10-2到10-5Pa氧气压下用激光分子束外延技术生长的BaTiO3-x薄膜的结构动力学特性。X射线散射和非对称摇摆测量结果表明生长氧压越低，晶格常数c和c/a越大，晶格常数a稍微减小，晶胞体积变大。随着氧气压的减小，Raman特征峰向低频移动，表明薄膜中的应力减小。同时，Raman峰变宽，分析表明是由于氧缺陷导致的结构畸变和无序化引起的。在BaTiO2.52薄膜的Raman谱中发现高频段有两个新峰，这是由于氧缺陷导致的二级Raman散射引起的。
3.在8×10-1Pa的原子氧氧压下在MgO(l00)单晶衬底上分别生长了7、12、25、和750个分子层厚的BaTiO3(BTO)超薄薄膜。四方相的钙钛矿结构在只有7个分子层厚的薄膜中即可形成，也可以观测到拉曼信号，反映出薄膜的结构信息。拉曼测量表明，BTO薄膜的特征拉曼峰比其单晶出现在更高的频率，说明了薄膜中存在着压应力。并且，随薄膜膜厚减小，拉曼峰向高频移动，表明薄膜中应力随膜厚减小而变大，同时，BTO晶格的无序化程度也增加，有更多的边界原子在薄膜中。边界原子会导致价带和导带宽度减小，能隙变宽。
4.系统研究了用LMBE外延生长的不同掺杂浓度的BaNbxTi1-xO3单晶薄膜的物理性质。研究表明随着掺杂浓度的增大，薄膜的晶格参数c和a变大，c/a减小，即薄膜的四方性在减小，当掺杂大于等于20％时，薄膜发生了四方—立方相的结构相变。由于薄膜中应力的缘故，在BaTiO3单晶中随温度的变化发生的单斜—三方—四方—立方结构相变在BaNbxTi1-xO3单晶薄膜中不存在。随着掺杂浓度的增大，材料由绝缘体变为半导体，最后变为导体。用小激化子模型可以很好地模拟样品的导电行为，这表明样品的载流子是激化子。
5.研究了用LMBE生长的电子型掺杂的La1-xTexMnO3薄膜。在低温下观察到了薄膜中的自旋玻璃态行为。Raman光谱研究表明在其自旋玻璃态相中有个明显的变化，615厘米倒数的Raman拉伸模在铁磁有序温度下发生了软化行为。用自旋—声子耦合作用进行了合理的解释。
6.利用LMBE外延技术生长了界面上有两个分子层厚SrO的SrTiO3-δ/Si异质结。异质结在室温下具有优异的I-V调制特性，但其I-V调制特性在200K到300K范围内对温度有很强的依赖关系。结电阻在整个测量温度范围内是半导体导电行为。此工作预期在未来的微电子学中将传统的半导体材料和氧化物材料集成耦合在一起有潜在的应用价值。