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复杂氧化物异质界面二维电子气的新奇物理效应是近年凝聚态物理研究的研究热点之一。LaAlO3/SrTiO3界面是典型的二维电子气体系。与常规半导体二维电子气不同，LaAlO3/SrTiO3界面电子具有d电子特征，表现出一系列奇异物理效应，如二维超导电性、磁性、强Rashba自旋轨道耦合等。由于维度限制，二维电子气体系通常表现出强场效应，即电子浓度与迁移率在门电压作用下发生明显变化，从而使体系经历不同状态。常规场效应调控是建立在电容效应基础上的，其调控幅度受到门电压和材料的介电性质限制。LaAlO3/SrTiO3二维电子气浓度超出了一般电容效应调控的范围，因而寻找新调控原理与方法是研究的关键。本文围绕LaAlO3/SrTiO3二维电子气的光电协同场效应和光电效应展开，主要成果包括: 1.发现了调控LaAlO3/SrTiO3界面二维电子气的一种新方法，其效果远强于常规场效应。研究发现，光激发条件下，门电压可以更大幅度调节界面电阻，后者的变化约为无光照时的200倍，且5V门电压下即可导致明显场效应。光电协同作用对场效应的增强是普遍现象，无论LaAlO3是晶体还是非晶薄膜。霍尔效应研究表明，场效应的增强主要源于光激发和电场对LaAlO3/SrTiO3界面载流子浓度的大幅度调控，后者比电容效应高一个数量级，说明存在新的界面载流子调控机制。 2.研究发现，光电协同作用导致LaAlO3/SrTiO3界面SrTiO3一侧表面晶格沿平行电场方向膨胀。门电压是晶格膨胀的驱动力，光辐照则大大加速了晶格膨胀速度。放电过程研究表明，伴随晶格膨胀，出现晶格极化，后者导致了二维电子气的额外调控，即，新型场效应。通过不同温度下漏电电流-时间关系的研究，发现光激发加速氧空位迁移，从而加速了晶格膨胀与晶格极化。确定了有、无光照时氧空位的激活能，分别为0.56 eV(100mW，532nm)和0.84 eV。分析认为，SrTiO3表面的快速场致晶格畸变源于光辐照对氧空位电迁移过程的加速。光加速的起因可能是束缚在氧空位中的电子的光激发。 3.发现光激发可导致处于金属-绝缘体边界的LaAlO3/SrTiO3（LaAlO3厚度为3个单胞层）界面发生绝缘态-中间导电态转变，即高温区呈现半导体性，低温区呈现金属导电性，并证明光激发改变了界面载流子浓度，从而影响了导电性变化。此外，还发现了105 K下SrTiO3结构相变导致的二维电子气输运行为的变化。