氧化物界面,由于其中电荷、轨道、自旋和晶格之间的相互作用,呈现出非常丰富的物理性质,随着外加电压对界面处载流子数密度的调节,其基态可实现从绝缘态到超导态以及到金属态的量子相变。在本论文中,我们系统地研究了电场、温度梯度和超快激光对氧化物界面磁电输运性质和自旋动力学行为的影响,提出了利用界面拓扑性自旋-轨道耦合效应来实现对氧化物二维电子气体自旋积累和自旋输运的高效率非磁控制,细致刻画了界面多铁性耦合效应主导的超快瞬态磁电动力学特征,这些研究为基于氧化物界面多场可控的自旋电子学器件的发展提供了现实的重要理论指导。在第一章中,我们回顾总结了氧化物界面的物理性质及其磁电输运和自旋动力学的研究现状,简要介绍了氧化物二维电子气体的生成、自旋-轨道耦合效应、自旋转移力矩、自旋轨道力矩以及相关联的各类涌现物理效应。在第二章中,我们探讨了界面拓扑性自旋-轨道相互作用诱导的“巨”自旋轨道力矩。考虑界面处螺旋磁序和二维电子气体之间局域的s-d交换相互作用,高数密度、高迁移率的二维电子气体的自旋极化将取决于等效的塞曼能级劈裂和拓扑性自旋-轨道效应。通过外加电场或是温度梯度,二维电子气体将获得垂直于螺旋平面方向的非易失自旋积累。特别的,我们发现当二维电子气体的费米面处于两个子能带之间时,自旋积累会提高2-3个量级,进而获得了巨自旋轨道力矩和巨自旋流。该结果为基于氧化物界面的自旋电子学的应用奠定了非常重要的理论基础。在第三章中,我们研究了具有各向异性自旋-轨道耦合的氧化物界面的输运性质。在与螺旋磁结构有耦合的界面二维电子系统中,Rashba自旋-轨道耦合与螺旋磁序诱导的拓扑性自旋-轨道耦合相互竞争,从而系统获得电场可控的各向异性自旋-轨道相互作用。由此,我们分析了不同强度的各向异性自旋-轨道耦合对界面的各类输运性质的影响,包括纵向的塞贝克效应、自旋塞贝克效应,以及横向的霍尔效应、自旋霍尔效应、热霍尔效应等。在第四章中,我们研究了复合多铁氧化物的超快瞬态磁电动力学。在磁电耦合的铁电/铁磁复合体系中,超快激光脉冲辐射诱导的相干声学应变脉冲会激发出超快多铁动力学响应。我们考虑了以界面应变为媒介和以电荷效应为媒介的磁电相互耦合作用机制:前者会在几十皮秒内通过磁致伸缩和压电效应产生退磁、退极化以及重新极化等超快动力学行为,后者会影响铁电或者铁磁的反馈响应,从而导致磁化强度的恢复。研究结果展示出复合多铁氧化物在激光操纵的高速多态电子学器件中巨大的应用前景。最后一章我们对本论文的研究内容进行了总结,并对下一步的研究方向做了展望。