随着科技的快速发展,传统半导体电子器件的性能已经逼近理论极限。于是,低维体系的发展开始引起人们巨大的关注。二维体系,由于具有非常丰富的新奇物性和高度的可调性,在未来各种新型电子器件的发展中大有可为。过渡金属氧化物异质结界面系统是一种典型的二维体系。自从Ohtomo和Hwang在2004年发现钙钛矿型氧化物绝缘体LaAlO3(LAO)和SrTio3(STO)界面可以产生一个高迁移率的二维电子系统(2DES)以来,过渡金属氧化物界面的研究得到了长足的发展。LAO/STO界面具有极其丰富的新奇物性,包括使界面导电的LAO临界层厚的存在、非单调栅压可调的自旋轨道耦合(SOC)和超导电性、超导和磁性的共存以及栅压可调的铁弹畴序等。但是由于界面的复杂性,界面很多物性的起源还不清楚,物性之间的关联或相互影响也仍然扑朔迷离,更是有很多新的物性有待人们去探索和发现。本工作中,我们利用脉冲激光沉积技术生长了高质量的LAO/STO异质结,并用它们制备了金属/LAO/STO隧穿结器件和霍尔器件,对界面2DES中的新奇物性进行了深入地探索。我们的工作主要包括三个方面:第一,我们在钛/LAO/STO隧穿结中发现三种多体效应,包括超导电性、Altshuler-Aronov效应和Kondo共振,它们可以被温度、磁场和栅压有效地调控。特别地,我们第一次在关联氧化物界面系统中观测到Kondo共振,通过定量分析,我们发现Kondo耦合强度和共振线型参数可以被栅压显著地调控,并且在2DES的Lifshitz转变点处表现出明显的临界现象。这个反常行为可以归因于Kondo效应的轨道选择性。第二,我们在铌/LAO/STO隧穿结中观测到两种相位相干效应:Josephson效应和相位相干多次Andreev反射导致的无反射隧穿效应。温度、磁场和栅压可以有效地实现两种相位相干效应之间的切换。特别地,无反射隧穿的强度随栅压呈非单调变化,这可能与2DES中Rashba SOC随栅压的非单调变化有关。SOC可以减小带间散射,使准粒子退相位时间变长,从而增强无反射隧穿。我们还通过理论计算发现,在面内配置的超导/2DES结中,SOC可以直接对Andreev反射产生深刻的影响。第三,我们在霍尔器件中观测到超导转变附近存在一个反常横向电压信号,这个横向信号可以归因于界面铁弹畴壁引起的导向涡旋运动。我们的这些发现表明,LAO/STO界面可以为探索和操控各种新奇的电子相提供理想的平台,界面的一些独特的性质还可以作为很好的工具去探索一些基本物理。因此,LAO/STO界面新奇物性的探索和应用可以为新兴电子器件的发展提供良好的机会。