由于半导体异质结构中的自旋劈裂非常小以致自旋进动时间大于自旋迟豫时间而不能满足构筑自旋器件的要求。近年来基于SP型材料中的Rashba效应开展自旋器件的研究成为自旋电子学研究领域的核心部分。　　 本论文研究工作主要面向这个方向开展的,主要工作包括三个部分:　　 一、建立了双探针扫描隧道显微镜(STM)系统。该系统不仅具有分子束外延(MBE)与STM的功能,而且能够在变温和强磁场环境下进行原位的输运测试。　　 二、利用上述系统在Si衬底上实现了具有强自旋劈裂的单晶Bi(111)膜的外延生长。近年来的研究表明:单晶Bi(111)膜的表面态由于Rashba效应具有很大的自旋劈裂。由于其特殊的电子和几何结构而具有丰富的量子尺寸效应,很可能成为进行量子信息处理的重要材料。　　 三、研究了单晶Bi(111)膜的输运性质:　　 非原位的输运测试发现,在极薄的单晶Bi膜中存在一个特征温度-TC:当温度低于TC时,薄膜电导取决于金属性的界面态；高于TC时,取决于半导体性的膜内电子态；TC随膜厚变化,薄膜越薄,TC越高,当膜厚小于5 nm时TC达到室温。同时通过对不同厚度的Bi膜纵向电阻、霍尔电阻的磁场行为研究表明,薄膜界面附近存在很强的自旋-轨道耦合(SOC)作用,界面态的金属性仍来源于自旋轨道耦合效应,SOC对界面态载流子的散射机制产生极其重要的作用。　　 原位四端法的测试结果在误差范围内与非原位的结果是一致的,表明Bi(111)膜表面的SOC效应主要取决于原子核周围电场,表面氧化或非磁性吸附对其影响很小。　　 上述结果也表明,Bi(111)膜中由于SOC效应导致的金属表面(界面)态的存在,使得40年前预言的迄今仍存在争论的半金属一半导体转变只有在TC以上才有可能观测到,而高温区由于热激发的影响使得量子尺寸效应难以观测到。　　 由于Bi膜表面(界面)态具有很大的自旋劈裂,TC的发现,无疑对进一步开展自旋相关的输运研究提供了重要的依据。