复杂氧化物界面由于天然存在反演对称性破缺,使得大量块体中无法实现的层展现象成为可能,如自旋动量锁定、自旋-轨道转矩和拓扑非平庸自旋纹理等。过渡金属氧化物由于自旋、电荷、晶格和轨道等多种自由度的相互耦合表现出丰富的物理化学性质,成为了研究新奇界面现象的基础,并以这种方式扮演了产生、控制和检测自旋流或自旋纹理的多功能平台。随着原子级薄膜制备和原位探测技术的快速发展,复杂氧化物异质界面设计不再局限于传统的应变工程,而是逐渐深入到更细微的控制层次,包括缺陷工程,对称性失配工程等。在这种背景下,寻找构筑和设计氧化物异质界面的策略就尤为重要,这也是本研究的出发点和核心所在。本论文提出了基于非对称界面工程衍生出的非同构异质界面设计思路,成功地在复杂氧化物界面诱导了一系列层展现象,包括巨大的垂直磁各向异性,界面结构控制的轨道重组效应,能带顺序异常的二维电子气,增强的界面Dzyaloshinskii-Moriya相互作用（DMI）等。本文的主要研究内容和结论包括:1.通过第一性原理计算,我们在钙钛矿/钙铁石型La0.5Sr0.5MnO3/LaCoO2.5超晶格中获得了高达1.d×10~7 erg/cm~3的垂直磁各向异性,并且即使在+4%的张应变下仍获得了1.0×10~7 erg/cm~3的垂直磁各向异性能。进一步研究表明,氧四面体/氧八面体界面诱导的增强的Jahn-Teller拉伸畸变是界面La0.5Sr0.5MnO3层产生金属-绝缘体转变以及巨大垂直磁各向异性的来源。结合分波态密度和二次微扰理论分析,我们找到了影响磁各向异性能的轨道对并阐述了轨道杂化在界面磁各向异性中的重要作用。2.基于第一性原理计算,我们发现LaNiO2/La MnO3超晶格的不同界面结构可以有效调控界面原子的价态、自旋态以及轨道占据。在A（B）型超晶格中界面Mn的eg轨道出现了高达15%（-21%）轨道占据相对变化的(d（3z）~2-r~2((dx~2-y~2)轨道优先占据,比传统钙钛矿/钙钛矿界面的调控力度（5%以内）大。这些结果表明基于对称失配界面设计的氧亚晶格调控强烈影响了轨道排布和电子结构,为研究轨道驱动的现象提供了新的手段。3.我们利用第一性原理计算预言了Sr Cu O2/SrTiO3异质界面的二维电子气,并发现该体系不存在诱导二维电子气的临界厚度,且界面载流子浓度为同厚度的LaAlO3/SrTiO3体系的三倍以上。同时,无限层/钙钛矿界面Ti O5氧四方锥的产生极大地调控了界面Ti原子的晶体场劈裂,从而诱导出异常的dxy＜(d3z~2-r~2＜dxz/yz能带顺序。在Sr Cu O2/KTa O3异质界面我们也得到了类似的结果。4.我们通过第一性原理计算发现不同界面结构的Sr Cu O2/Sr Ru O3异质结可以有效调控界面Ru原子的价态、自旋态以及磁各向异性。同时,不同的界面构型可以诱导界面产生不同方向的电荷转移。不仅如此,在平面正方形/四方锥界面我们发现了高达3.5 me V/Ru的DMI数值,并且此时衡量磁斯格明子稳定性的重要参数|/|达到了0.63,这些结果均是目前氧化物体系中最大的。当我们降低界面氧空位浓度时,DMI大小表现出单调下降趋势,并且在四方锥/八面体界面时达到最小值0.1 me V/Ru。结合模型理论分析,我们认为Cu O2-Sr-Ru O2界面增强的DM相互作用主要来源于增强的反演对称性破缺和d3z~2-r~2轨道的占据。