ヘテロ構造とは、異なる材料が積層した構造であり、ガリウム－ヒ素をはじめとした多くの半導体において、ヘテロ構造界面や量子井戸（電子が落ち込みやすい微小領域）中の薄いシート状の自由電子（二次元電子系　two-dimensional electron system）はその優れた機能の源泉となっている。最近、酸化物のヘテロ構造の成長技術が飛躍的に向上したことで、不純物や欠陥が少なく、平坦な界面を持つヘテロ構造が実現され、最高品質の半導体ヘテロ構造に匹敵する画期的な特性が出現してきた。
たとえば、ZnO（酸化亜鉛）系材料で作製したMgZnO（マグネシウムを添加した酸化亜鉛）／ZnOの界面には二次元電子系が蓄積され、低温・強磁場下では分数量子ホール効果（電流と磁場に垂直な方向に電場が生じるホール効果のうち、電子が分裂したかのようにホール伝導率が分数に量子化される現象）も出現している。これは、酸化物ヘテロ構造の品質が量子効果を十分活用できるレベルに到達していることを示す重要な結果である。また、不純物を添加して電子が貯まるようにしたSrTiO₃（チタン酸ストロンチウム）を何も不純分を添加していないSrTiO₃でサンドイッチした構造では、極低温で超伝導への転移が観測され、LaAlO₃（ランタンアルミネート）／SrTiO₃ヘテロ構造を用いた光デバイスも研究されている。
酸化物はバンドギャップ（電子が存在できないエネルギー領域）が大きいことから、青色発光素子（青色LED）に続く紫外線発光素子や高性能透明トランジスタなどへの応用も見込まれ、さらに、高い環境調和性も認められる。通常の半導体や金属には不可能な物性や機能が秘められた酸化物ヘテロ構造をベースにして、新しい分野、酸化物エレクトロニクス（oxide electronics）が大きく飛躍しようとしている。