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钙钛矿氧化物具有铁磁、反铁磁、铁电、铁弹、磁电耦合、超导、二维电子气等一系列重要的物理现象。钙钛矿氧化物中过渡金属元素的d轨道电子及其强关联效应决定了晶格、电荷、轨道和自旋之间存在强耦合,使得调控一个自由度可以有效地引起其它自由度的响应,获得具有潜在应用的多功能器件。体相钙钛矿氧化物通常利用掺杂阳离子或施加物理压力改变内部电荷、自旋和结构,实现功能的调控和探索。将钙钛矿氧化物制备成为薄膜并形成异质结提供了比体相掺杂等手段去调控氧化物结构和物理性质更加有效的策略。在氧化物异质结中,由结构、化学组成或物理性能不同的材料所形成的异质界面可能会产生氧化物体相所不具备或与之完全不同的结构对称性和物理性质,实现新颖亚稳态的稳定。界面结构耦合、电荷转移、界面磁耦合、反演对称破缺等界面效应已被广泛探索。但是,受限于界面质量以及界面上复杂的耦合作用,各研究组利用界面效应得到的调控机制不尽相同,这很大程度上受到了界面上多种相互作用竞争而出现能量接近的亚稳态的影响。因此,发现新的界面效应及界面诱导的新颖物相,并理解界面效应对物性的调控机制是凝聚态物理研究中十分重要的问题。本论文集中在以下三种界面调控策略进行深入研究:（1）利用原子级界面处的结构耦合,尤其是界面氧八面体耦合,调控氧化物薄膜的结构和物理性能。该策略对外延薄膜的界面质量要求很高,只有原子级平整的界面才能有效传递这种耦合作用。本论文以高质量的SrRuO3（SRO）/LaCoO3（LCO）异质结为研究对象,利用SRO与LCO中氧八面体的旋转相位失配,将SRO稳定在不同的对称性上,并实现SRO磁各向异性的晶格调控。（2）另一种极端情况是界面处大的结构失配对薄膜物性的调控。这在实际应用的需求日益增多,例如将钙钛矿氧化物生长在非钙钛矿衬底上,由此产生的界面结构失配会严重改变氧化物的结构（导致氧化物薄膜为多晶或非晶）和性能。本论文以La2/3Sr1/3MnO3（LSMO）/MgAl2O4（MAO）为研究对象,利用界面处大的结构失配,诱导LSMO薄膜的无序非晶相并实现接近室温的铁磁绝缘态。（3）对界面要求介于上述两者之间的界面磁耦合,即不同磁性氧化物在界面处产生的磁交换相互作用,是操纵自旋结构的重要方法。不同于界面结构耦合,界面磁耦合对界面的要求较低,即使在没有化学键合的界面上也能产生。本论文以SRO/LCO超晶格为研究对象,利用SRO与LCO之间磁各向异性的巨大差异,在SRO层内部产生非共线自旋结构,并诱导出有趣的磁输运现象。论文分为以下章节进行讨论:第一章,首先介绍钙钛矿氧化物结构与畸变、利用界面氧八面体耦合调控氧化物薄膜的结构及磁各向异性。紧接着介绍当钙钛矿氧化物薄膜生长在非钙钛矿衬底上,界面结构失配导致的薄膜结构与性能发生的变化。在绪论最后一部分,从手性自旋结构的物理基础出发,介绍了钙钛矿氧化物薄膜（特别是SRO薄膜）中由界面磁相互作用诱导的手性自旋结构及其常用表征方法。最后对本论文的选题思路进行了阐述。第二章,主要介绍本论文所涉及到的钙钛矿氧化物薄膜的制备及表征手段。其中包括:氧化物外延薄膜利用激光分子束外延方法制备;薄膜的晶体结构主要通过X射线衍射与非对称衍射倒空间成像来表征;原子级的界面质量通过X射线反射来判断界面平整度,通过透射电镜对原子进行成像来观察界面上的氧八面体;以及薄膜的电输运和磁学表征。第三章,主要阐述利用界面氧八面体耦合实现SRO薄膜的亚稳结构和晶格依赖的磁各向异性。通过激光分子束外延在具有LCO缓冲层的SrTiO3衬底上制备了不同厚度的SRO薄膜。利用X射线非对称衍射倒空间成像和原子成像分析了 SRO薄膜的结构对称性,结果表明随着厚度增加,SRO薄膜依次稳定在畸变三方相和四方相。磁性和磁输运测试表明SRO薄膜具有强晶格依赖的磁各向异性。这一工作为利用氧八面体旋转相位失配诱导钙钛矿氧化物新颖物相和性能提供了较为系统的实验证据,并证实了其可行性。第四章,主要阐述利用钙钛矿结构LSMO薄膜与尖晶石结构MAO衬底之间的界面结构失配诱导LSMO薄膜的非晶相和铁磁绝缘态。利用X射线衍射、反射和卢瑟福背散射证实生长于MAO衬底上的LSMO薄膜是非晶无序的,并具有和靶材一致的化学计量比。电输运和磁性测试表明非晶LSMO薄膜在很宽的厚度范围内拥有接近室温的铁磁绝缘态。输运曲线的拟合证明绝缘态来源于薄膜内部的无序及缺陷。这一工作为将钙钛矿氧化物应用于自旋电子学研究提供了新的思路。第五章,主要阐述利用具有垂直各向异性的铁磁金属SRO与面内各向异性的铁磁绝缘体LCO界面处的磁交换作用成功在SRO薄膜中实现了非共线自旋结构。将SRO与LCO薄膜长成超晶格,并通过反常霍尔效应和转角磁输运研究探索SRO内部的自旋结构。SRO的反常霍尔效应可以由“两通道模型”解释,它证实了内部非共线自旋结构的存在性。转角磁输运证实非共线自旋结构来源于界面磁相互作用和SRO内禀的垂直各向异性。这一工作提供了诱导非平庸自旋结构的新方法。第六章,简要地总结本论文的研究工作,针对论文研究工作的局限性,提出未来的研究展望。