Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_10+δ （Bi-2223）和YBa₂Cu₃O_7-δ（YBCO）是在电力设备和强磁体等领域最具应用潜力的高温超导体。我们使用现代透射电子显微镜系统地研究了这两种重要超导体的形成机理及其结构特征。 首先，研究了四种具有不同原始粉的 Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀ 相在银管内的合轴和形成。微观结构特征显示出合轴与形成运动学与处理技术和原始粉的相组成密切相关。合轴过程是由铋铜化合物沿 a-b 面的择优长大及山银套所施加的限制所达成的。而 Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀ 相的形成机理则取决于是否有过量的液相存在，或者是插入型或者是一般的形核与长大型。我们还确定了在（Bi,Pb）₂Sr₂CaCu₂O_8+δ （Bi-2212）到 Bi-2223 转变期间形成的中间相的结构。中间相（Ca,Sr）_5+x（Pb,Bi）_3+yCuO_δ具有c心单斜点阵，点阵常数为 a=1.723nm，b=0.978nm，c=0.342nm，和 α=93.5°。（Ca,Sr）CuO₂和（Ca,Sr）₁₄Cu₂₄O_41+δ为相混合物，在其基体上有纳米大小的析出物。前者的基体结构具有面心单斜对称性，单胞常数为a=1.105nm，b=0.643nm，c=0.347nm，和β=92.3°；后者的析出相则为面心正交点阵，点阵常数为a=1.147nm，b=1.339nm和c=0.277nm。我们还进一步讨论了这些中间相的结构演变及其与主相 Bi-2212 和 Bi-2223的关系。 我们通过使用透射电镜观察部分和完全热处理样品的组织与结构，研究了BaF₂工艺（即后沉积反应合成外延 YBCO 膜工艺） 中 YBCO 在 SrTiO₃和CeO₂基底上的形核与长大。通过物理蒸发沉积方法按化学计量把Y，Cu和BaF₂蒸发到基底上得到的多晶原始膜系由Y，Cu和BaF₂微晶组成。在流动的N₂，O₂和H₂O反应气体气氛中经短时间热处理后，原始膜很快就转变成（Y，Ba）氧氟化合物和Cu₂O。研究结果表明 YBCO 在界面上的优先形核是因为（Y，Ba）氧氟化合物对 SrTiO₃的强烈化学亲和力以及氧氟化合物的（111）面与SrTiO₃的（001）表面合轴后导致的 YBCO形成激活能的减小。在薄的 （膜厚≤2-3μm）原始膜中，c轴垂直于 SrTiO₃表面的YBCO 核直接从已合轴的氧氟化合物或有序氧氟化合物中形成。但在厚的 （膜厚=5μm）原始膜中，氧氟化合物分解并与 Cu₂O 反应形成一无序的立方过渡相，该立方相然后有序化形成具有三个取向变体的 YBCO 核。这三个取向变体中，其中之一的 c 轴垂直于SrTiO₃的（001）表面，而另外两个则平行于SrTiO₃的表面，从而解释了厚膜中 a/b 取向 YBCO 的形成。对于 c 轴 YBCO 的长大机制，我们发现一旦 c 轴 YBCO 覆盖了基底表面，就有一薄层液相在 YBCO 和未反应的原始膜间形成。c 轴 YBCO 的长大机制是 YBCO 从含有Y，Ba，Cu和O的液相层中外延析出到已经存在的 c 轴 YBCO 层中，而成分近似为(Y_0.3,Ba_0.7)(O_0.15,F_0.85)₂的（Y,Ba）氧氟化合物在其与液相层的界面上分解并释放出 HF 到反应气氛中。氧氟化合物和 Cu₂O（或CuO）的分解为液相层提供了必须的阳离子和氧。我们用电子衍射，EDS，EELS 和高分辨象确定了无序、有序氧氟化合物，过渡立方相和原始膜与 SrTiO₃基底的反应化合物的成分与结构。 开发了一种新的电子衍射技术来测量 Bi-2212，YBCO 和 MgB₂ 中的电荷密度。该技术是在透射电子显微镜中把电子束聚焦在样品的上方 （或下方） 从而同时在很多 Bragg 衍射盘中得到阴影象，或平行记录暗场象 （简称为PARODI）。对于楔型晶体；该技术提供了可同时记录许多衍射的厚度条纹或 Pendellsung 条纹的方法，它确保了所有衍射盘中的厚度变化和入射电子束取向等实验条件是相同的。对于具有大单胞的复杂晶体，强度仅仅随激发误差变化的传统会聚束电子衍射可能缺乏足够的独立数据来精确拟合结构因子，因此必须采用小的会聚角以避兔密集排列的衍射盘互相重叠。但是PARODI技术，提供了更多的独立信息，我们得到了额外的强度随样品厚度变化的数据，因而可用来精确测量晶体中电子分布的傅里叶单元。我们使用PARODI方法确定了Bi《212，YBCO和最近刚发现的MgBZ超导体的低指数电子结构因子。高的测量精度使我们能够探测很小的电荷转换井可检验对这些重要晶体电子结构的第一原理的计算。对于 Bi上212和 YBCO，我们发现对电子结构模型的小的调整是必须的，但对MgB引 实验测量与第一原理计算符合得很好。 将PARODI技术进一步扩展到使用相干光源这一新领域（例如在装备有场离子发射枪的透射电镜中）形成了相干PARODI技术并用来精确测定晶体中缺陷的位移矢量。我们用该技术研究了 Bi上2高温超导体中的层错和伴有垂直于晶界面位移的扭转晶界。我们观察到了由面缺陷引起的强烈的相干条纹，这种条纹即使在入射电子束平行于缺陷面时也如此，这与根据模型计算的花样一致。通过使用相干PARODI技术，我们测量的 Bi上212中面缺陷的位移矢量的精度达到了 1皮米门”“米)，这是目前世界上在测量缺陷位移方面达到的最高精度，比以前的技术提高了将近一个数量级。对Bi系超导体中各种层错的位移矢量的测量表明该体系的抽出或插人CuoyCa双层的厚度为O．3切土O刀0二删。在B仁22二的扭转晶界中，我们观察到晶界处有一垂直