随着现代信息技术的快速发展,信息存储器件逐步向小型化、高密度、低功耗、非易失、高速率方向发展。以电荷自由度为基础的微纳电子技术经过快速发展遇到了摩尔定律预言的瓶颈。以自旋自由度为基础的量子调控技术有望为后摩尔信息时代提供了新机遇,围绕自旋电控、光控、磁控,形成了自旋电子学这一新兴学科。自旋轨道耦合效应是连接电荷与自旋的桥梁,也是自旋电子学领域一个重要的研究方向,导致了众多有趣的物理现象,例如拓扑绝缘性,自旋霍尔效应,磁晶各向异性等。与自旋轨道耦合效应密切相关的磁晶各向异性能是磁性材料的重要参数,它决定了磁性材料进行信息存储时的磁记录方式。高垂直磁晶各向异性材料常被认为是研发超高密度存储器件的首要选择。但过高的磁晶各向异性能会导致能耗的提升,如何调控磁晶各向异性成为人们关注的焦点。在各种磁性调控方法中,基于界面磁电耦合效应的电场调控方法逐渐赢得了广泛关注。磁性纳米结构中的界面效应对磁性能起着至关重要的作用,通过异质结中的界面电场、应力、以及界面电荷转移可以实现调控磁晶各向异性的目的。论文利用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,以3d铁磁金属Fe单层为例,研究了Fe/SrTiO₃与Fe/GeTe两种界面结构的磁晶各向异性:1、研究了非极性表面SrTiO₃（001）和极性表面SrTiO₃（110）的Fe/SrTiO₃异质结界面的电子和磁性,特别研究了磁晶各向异性能的变化。对比Fe/SrTiO₃界面和相应的Fe单层膜的磁晶各向异性能,我们发现Fe/SrTiO₃（001）界面减小了磁晶各向异性能,而Fe/SrTiO₃（110）界面增加了磁晶各向异能。详细分析了界面轨道杂化和轨道磁矩,合理解释了界面差异对磁晶各向异性能的影响。2、研究了Fe/GeTe异质结中磁晶各向异性能的铁电场控制问题。当Fe-Te接触时,我们发现Te原子自旋轨道耦合对磁晶各向异性能有很大的影响,通过调整铁电极化可以使Fe单层的磁化轴由平面内转向平面外。当Fe单分子层与Ge端接触时,Ge对磁晶各向异性的影响较小,且随着铁电极化的变化,易磁化轴方向保持在平面内。基于铁电Rashba半导体的多铁异质结构中的强磁电耦合在磁性电控制中具有重要意义。