钙钛矿型氧化物具有相对简单的晶格结构和极其丰富的物理性质,而其在表面和界面上展现出来的不同于体材料的特征,使它们变得更加迷人。2004年A.Ohtomo和H.Y.Hwang发现两种能带绝缘体LaAlO3和SrTiO3界面上形成的高迁移率的准二维电子气,就是一个非常有趣的例子。自此以来的十几年间,人们对这一界面的基础和应用技术的研究就一直没有停止,并且也取得了很多突破。进入21世纪以后,传统半导体器件的性能逐渐到达了经典极限,而对高性能电子器件的不断追求使得人们把视线转移到这一类氧化物半导体中。用脉冲激光沉积系统在TiO2层终结的SrTiO3上外延生长4个以上单胞层（uc）的LaAlO3能形成准二维电子气。我们用原位监测的反射式高能电子衍射仪（RHEED）可以精确控制LaAlO3层的厚度。再结合电子束蒸发技术,我们制备出了原子级尺度的高质量的金属/LaAlO3/SrTi03异质结。1.首先我们系统研究了 LaAlO3/SrTiO3界面在覆盖几种不同金属以后的电输运性质。金属覆盖层可以调控界面的载流子浓度而不改变其迁移率。载流子浓度的变化跟覆盖金属的功函数大小成线性关系,这可以用界面和金属层之间穿过LaAlO3层的电荷转移来解释。我们的结果证实了 LaAlO3层的剩余内建电势的存在,并且估计出了 5 uc厚度的LaAlO3的剩余内建电场为67.7 eV/A。金属覆盖层在器件制备中是必不可少的一环,我们所发现的现象在未来的器件应用中必须要考虑在内。2.通过铁磁材料的自旋隧穿,我们对LaAlO3/SrTiO3界面的自旋注入和弛豫进行了研究。我们将LaAlO3退火处理作为隧穿层,然后在LaAlO3/SrTiO3异质结上生长Co作为铁磁电极。利用三端法的测量构型,可以通过测出的磁电阻信号分析LaAlO3/SrTiO3界面中的自旋弛豫。磁电阻信号随着温度的升高逐渐变弱,但是不同温度下拟合出的自旋弛豫时间基本不变,大约为30 ps。经过计算我们估计出低温下LaAlO3/SrTiO3界面的自旋扩散长度大约为30 nm。3.我们利用金属Al作为覆盖层,在低于临界厚度、本来绝缘的LaAlO3/SrTiO3界面上诱导出了准二维电子气。Al诱导的准二维电子气和没有Al覆盖的、超过临界厚度的LaAlO3/SrTiO3界面性质相当。利用这一性质,我们只用一步剥离步骤,就可以实现对准二维电子气的制版（pattern）。我们的方法克服了直接制版氧化物材料的困难,并且对基于复杂氧化物界面的器件开发提供了一种简单而鲁棒的方法。4.在处理好的SrTiO3衬底上,我们利用LaMnO3作为缓冲层隔断载流子扩散,再外延一定厚度的SrTiO3和LaAlO3,研究了 LaAlO3/SrTiO3界面形成准二维电子气时SrTiO3的临界厚度。利用RHEED监测,我们成功实现了 3 uc LaMnO3/40 uc SrTiO3/10 uc LaAlO3的原子级外延生长。我们定出了 SrTiO3的临界厚度为30 uc。在30 uc SrTiO3的基础上,LaAlO3临界厚度变成10 uc。这样制备的LaAlO3/SrTiO3界面的载流子浓度要高于典型值,证明氧空位在LaAlO3/SrTiO3准二维电子气的形成中扮演着重要角色。5.利用交换偏置的方法我们研究了单层FeSe的基态磁性。退火可以抑制单层和双层FeSe的磁性。