螺旋磁性材料,如MnSi、FeGe、Cu2OSeO3,由于同时存在自旋、轨道、晶格等多种自由度的关联与耦合,表现出丰富的物性,一直是磁性材料领域研究的热点与前沿。特别的,近年来在此类材料中发现了丰富的新型磁结构,如磁孤子、磁斯格明子。这些新型的磁结构具有诸多优异的性质,如尺寸小、稳定性高及易被磁场、电流等多种手段调控等,有望作为数据载体构建新型高性能的自旋电子学器件。螺旋磁材料纳米结构的制备表征、物性调控是器件构筑的前提与基础之一。本论文即针对以上问题进行了系统的研究,发展了基于聚焦离子束刻蚀的微纳样品制备技术;通过厚度调控,实现了 Cu2OSeO3纳米结构中高、低温斯格明子相的融合;提出了适合于斯格明子相的电探测方法;发展并验证描述斯格明子相磁致伸缩效应的理论;发现了一个新的磁孤子材料MnNb3S6。以上成果为器件构筑提供了物理基础及原理性支撑。具体工作如下:(1)发展了一套基于聚焦离子束/电子束系统制备微纳米结构样品的方法。利用该方法可以从块体样品中直接制备所需尺寸、形状的纳米结构。该方法可制备输运测试样品、厚度均匀变化的电镜样品以及适用于共振弹性软X射线散射实验的大面积样品,该技术为后续实验研究奠定了材料基础。(2)制备出适用于共振弹性X射线散射技术的Cu2OSeO3纳米薄片样品,实现了对纳米片中高、低温斯格明子相的探测。实验发现,高温斯格明子相存在于转变温度附近的区域;低温斯格明子相在低温区域以和螺旋磁结构态混合的混合态存在,温度越低,混合态存在的区间越大。在32K附近,高温斯格明子相连续向低温斯格明子相转变,并伴随六重对称衍射斑点的弥散及磁结构周期的增加。本实验说明厚度降低会实现材料中高、低温斯格明子相的融合。(3)利用电容器方法研究了 MnSi中斯格明子相的磁致伸缩效应。实验发现,当磁场方向沿[001]晶向,磁致伸缩测量方向沿[001]时,获得的斯格明子相存在的磁场-温度区间和磁致伸缩测量方向沿[110]晶向相同,该结果与磁化率测量结果一致。磁场和磁致伸缩测量方向沿[110]晶向测量时,斯格明子相存在的温度-磁场区间缩小,与文献报导结果相同。说明磁致伸缩测量可以有效探测到斯格明子相的存在。改进并验证了描述B20体系螺旋磁性材料磁致伸缩效应的理论,理论计算结果与实验结果相吻合。(4)制备了适合于磁电阻测量的MnSi纳米片,实现了对纳米片中磁斯格明子相的电探测。实验发现,当磁场平行[001]晶向、电流平行于[110]晶向时,磁电阻探测不到斯格明子相的存在;当电流和磁场平行于[1i0]晶向或者电流平行于[1i0]、磁场平行于[110]晶向时,可以明显观测到斯格明子相出现的磁电阻信号。该工作给出了有利于探测斯格明子相的实验构型。(5)制备出适用于共振弹性X射线散射技术与洛伦兹透射电镜观测的MnNb3S6纳米结构样品,首次在实验上证实MnNb3S6为磁孤子新材料。通过共振弹性X射线散射技术确定MnNb3S6为新型磁孤子材料,基态螺旋磁结构的周期为105纳米,周期随外场增加而增加。通过洛伦兹透射电子显微镜实空间观测,确定了 MnNb3S6中的磁孤子结构,发现该材料中存在厚度调制的磁孤子态到普通铁磁畴的相转变,其机理为厚度诱导的各向异性变化。