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二维电子气（2DEG）作为低维量子系统，其物理性质的研究不仅对于基础物理方面，而且对于应用层面的研究都具有非常重要的意义。从量子Hall效应，分数量子Hall效应，到自旋场效应管，量子计算的应用，对2DEG输运性质的研究方兴未艾。随着微纳加工技术的进步，让我们可以在更小的尺度内，更复杂的器件结构中研究2DEG的电子及其自旋输运性质，为各种新的物理性质的发现和潜在的应用提供了可能。
宽禁带半导体作为新兴半导体材料，具有传统半导体材料所不具备的优势。随着社会的进步和发展，对半导体器件性能的要求不断调高。为了满足新的发展要求，宽禁带半导体及其异质结构为半导体器件性能的进一步突破提供了可能，而对其物理性质的理解和研究也成为了新的热点，特别是其2DEG量子输运性质的研究。
因此，开展对宽禁带半导体异质结构2DEG量子输运性质的研究对丰富和发展半导体低维物理和材料器件应用有重要的意义。
本论文对宽禁带半导体AlxGa1-xN/GaN异质结构和MgxZn1-xO/ZnO异质结构2DEG的量子输运性质进行了系统的研究，并对MgxZn--xO/ZnO异质结构中出现的磁性及其对2DEG输运性质的影响进行了讨论。主要包括：
（1）利用低温磁输运测量手段研究了低磁场下AlxGa1-xN/GaN异质结构中2DEG的量子输运性质，讨论了低场下电子-电子相互作用对2DEG输运性质的影响。通过对低场磁阻率的温度依赖关系的研究，发现了电子-电子相互作用所导致的2DEG输运性质从扩散输运区域到弹道输运区域的转变，并利用现有的理论模型对结果进行了拟合。
（2）研究了AlxGa1-xN/GaN异质结构中2DEG的弱反局域化（WAL）效应，通过对WAL正磁阻率的拟合，得到了电子的自旋轨道散射时间和相弛豫时间。利用旋转样品的方法改变磁场与2DEG之间的夹角，观测到了2DEG在弱局域化区域的磁阻率振荡现象，并基于电子的相干理论对振荡的起因进行了定性的分析。
（3）研究了从铁磁性半金属材料LaxSr1-xMO3向AlxGa1-xN/GaN异质结构2DEG中自旋注入的问题。通过磁控溅射的方法，在MOCVD生长的AlxGa1-xN/GaN异质结构表面得到了电学和磁学性质良好的LaxSr1-xMO3铁磁性薄膜，并基于自旋注入和探测理论，进行了新的自旋注入器件结构设计，并通过微加工工艺，得到了相应的样品。
（4）利用低温磁输运测量手段对MgxZn1-xO/ZnO异质结构中2DEG的量子输运性质进行了系统的研究。首次在MOCVD生长的MgxZn1-xO/ZnO异质结构中观察到2DEG的舒伯尼科夫-德哈斯（sdH）振荡，并通过对磁阻振荡曲线的分析得到了MgxZn1-xO/ZnO异质结构2DEG的电子浓度、有效质量、量子散射时间等相关参数。
（5）发现了MgxZn1-xO/ZnO异质结构中2DEG的异常自旋分裂效应和磁二维电子气的存在。通过实验测定了MgxZn1-xO/ZnO异质结构2DEG在零场时的自旋分裂能量高达15meV以上，证明了MgxZn1-xO势垒层的本征磁性是产生2DEG零场自旋分裂的主要原因，为MgxZn1-xO/ZnO异质结构中磁二维电子气的存在提供了实验证据。