由于具有广泛而且优良的功能特性,铁电材料受到人们越来越多的关注。利用这些特性可以设计和制造先进的电子、光电和机电功能器件。与块体材料相比,低维铁电材料具有一些新奇的特性,例如纳米尺度极化旋涡畴构型的形成和演化模式,借此可以拓展许多潜在工程应用。然而,在铁电器件的制备与服役过程中,会不可避免地引入和生成各种物理缺陷,这些缺陷对铁电材料的极化特性会有强烈影响。因此研究含缺陷的纳米铁电薄膜中极化旋涡畴的形成和演化机理具有重要的科学和工程意义。本文采用分子动力学方法,结合壳模型,建立了钙钛矿铁电体缺陷晶胞模型,提出了缺陷晶胞的一种电荷补偿方式,推导了特征物理量的计算公式,研究了在压缩载荷作用下含不同缺陷的铁电薄膜纳米尺度极化畴的构型特征和演化行为,取得的主要创新性成果包括:（1）从三维角度考察了超晶格中极化旋涡畴的形状、尺寸和相互之间的位置关系,以及旋涡之间的相对运动和碰撞湮灭过程,首次观察到长程有序的顺时针-逆时针旋涡阵列在不同的材料层中同时出现的现象。研究结果显示,随着应变的增加,旋涡的位置、形状和尺寸持续发生改变,而且旋涡还可能跨越材料界面;在材料界面或者边界附近,旋涡倾向于以在边界或界面处消失的方式先湮灭;而在材料内部,旋涡则通过向反旋涡运动并与之发生碰撞的方式湮灭。（2）研究了含氧空位的钛酸钡薄膜中极化畴的形成和演化机理,首次观察到氧空位引起的顺时针闭合畴围绕头对头畴的独特畴结构,揭示了氧空位晶格体积分数和位置对极化旋涡畴的影响规律。研究发现,氧空位的增加会导致围绕氧空位的闭合畴的旋转方向逐渐由顺时针向逆时针转变,而氧空位晶格内部的极化畴逐渐由随机构型演变为顺时针旋涡,最后演变成分段条纹多畴结构。对于单个氧空位,本文获得了可以形成各类闭合畴的氧空位位置范围。（3）研究了钛酸钡薄膜中由空洞引起的极化旋涡从萌生到湮灭的全过程,发现空洞可以强化极化旋涡的稳定性。研究结果表明,空洞体积分数的增加会导致旋涡逐渐向从顺时针向逆时针转变并在一定比例下完全反转。本文揭示了空洞的尺寸、形状、取向和位置对极化旋涡畴反转的影响规律,给出了顺时针和逆时针旋涡畴围绕空洞成核的条件。本文的工作证实了通过控制氧空位晶格和空洞的尺寸和位置调控铁电纳米薄膜中极化旋涡畴构型的可行性,可以为设计和开发基于铁电极化旋涡的逻辑存储设备提供理论基础。