自2004年二维石墨烯材料首次获得实验制备以来,许多二维材料相继被成功制备和研究,因其维数受限为自旋电子学和超导电子学等研究注入了新的活力,迅速成为凝聚态物理和材料科学等领域的重点关注对象之一。其中,自旋电子学的目标是利用电子的自旋自由度调控来制造新型信息存储和逻辑器件,人们期望通过使用石墨烯类材料的低维受限结构实现高效能、低功耗自旋逻辑器件,并对其异质结输运性质表现出了极大兴趣。另一方面,通过研究石墨烯相对论性电子在正常态-超导态异质结上的反射,研究者发现了镜面Andreev反射,增加了人们对超导电子学输运现象的新认识。尽管目前人们对石墨烯类材料电子的基本性质和异质结输运性质的研究已较为深入,但在反铁磁态自旋调控、应变场超导输运等问题上依然需要进一步探索,这是本论文所重点关注的科学问题。首先,本论文提出了一种基于van der Waals反铁磁性的全电控自旋阀器件。该装置由两个可以通过垂直偏压控制的反铁磁电极和一个与其相连的中心散射势区构成。当两端电极的偏压方向由平行向反平行转换时,磁阻会发生显著变化,源于局部区域电场调控下能带自旋极化情况的变化。通过第一性原理计算,我们进一步证明了由两层Cr2Ge2Te6原子层包裹的双层石墨烯结构基态是反铁磁性的,在外加小电场条件下反铁磁基态保持不变,为van der Waals反铁磁自旋阀装置的实现提供了可行平台。其次,本论文研究了单轴应变石墨烯基超导结上的Andreev反射。与原始的石墨烯超导结相比,发现了三个相反的性质。首先,在电子-空穴带内转换的机制下,发生了Andreev回反射。其次,在电子-空穴带间转换机制下,发生了镜面Andreev反射。第三,在电子入射角不为零的情况下,产生了完美的电子-空穴转换,即完美的Andreev反射。这三种奇异性质源于由应变诱导的各向异性能带结构,打破了粒子速度方向与相应波矢量方向之间的原始关系。我们的发现为理解Andreev反射提供了一个新的视角,并为调节Andreev反射提供了另一种方法。最后,给出总结和展望。