近年来,自旋轨道矩成为自旋电子学研究的热点前沿,在传统重金属/磁性双层膜结构中,当基于自旋轨道力矩效应来驱动磁性层磁矩翻转时,需要一个外加面内辅助磁场来打破体系的反演对称性才可以实现磁矩的确定性翻转。但由于外加面内辅助磁场的存在,自旋器件的结构和复杂程度将会增加,进而引起自旋电子器件的稳定性降低、体积增大、微缩性受限等一系列问题,这在一定程度上限制了自旋轨道力矩器件的实际应用。因此实现零磁场下驱动的自旋轨道力矩器件是该领域研究的重点之一。人们不断探索和寻找适于低功耗全电学驱动磁矩翻转的新型材料。外尔半金属由于其新奇的电子结构、自身较大的电导率、较高的电荷-自旋转化效率引起了人们的极大关注。在本研究中首先研究了外尔半金属相关物理特性,通过实验与第一性原理计算探究了1T’-MoTe2/Co（t）（t=3,6,9,12 nm）异质结构中与晶体取向相关的磁各向异性。另一工作为通过输运测量,在YIG/Ta/CoTb/Pt中实现了基于自旋轨道力矩效应的全电学驱动磁矩翻转。本文的具体研究内容如下:（1）通过机械剥离制备了MoTe2外尔半金属,测量制备出的MoTe2拉曼光谱,确定所得的MoTe2晶相为1T’相。通过磁控溅射,在MoTe2上生长了不同厚度的Co薄膜,得到了MoTe2/Co（t）/Si O2的多层膜结构。在磁光克尔显微镜下测量在不同角度磁场下该多层膜的磁滞回线,并从磁滞回线中提取出剩余磁化强度与饱和磁化强度的比值,最终得到了与角度相关的归一化剩磁（MR）/饱和磁化（MS）的关系。结果表明,MoTe2/Co具有面内单轴磁各向异性,Co的易轴沿着MoTe2的b轴。通过提取不同厚度下各向异性能的相对值EK/t,发现EK/t随Co层厚度的增加呈指数衰减,表明MoTe2的晶体结构对Co的应变影响随着Co层厚度呈指数衰减。由于失配弛豫,随着Co薄膜厚度的增加,面内单轴各向异性随之降低。通过第一性原理计算表明,应变倾向于降低面内磁矩能量,而1T’-MoTe2与Co层相互作用会进一步降低面内磁晶各向异性能能量。（2）为实现零磁场下电流驱动磁矩翻转,本工作在钇铁石榴石（Yttrium iron garnet,YIG）磁性绝缘薄膜层上生长了Ta/CoTb/Pt亚铁磁性多层膜,制备了YIG/Ta/CoTb/Pt磁性多层膜器件。通过MOKE成像观察YIG薄膜在磁场中的空间磁畴结构分布,结果表明,YIG层磁结构呈现为条状型磁畴结构,此外YIG薄膜条状磁畴会呈现不连续进而表现出磁结构条状区域的折形连续。通过磁光克尔对YIG/Ta/Co0.65Tb0.35/Pt体系进行施加垂直磁场下的磁性测量和表征,表明所制备的CoTb具有垂直各向异性。此外,磁场下可以清晰的发现磁畴表现出条状、“V”字状的畴壁特征,其与Ta/CoTb/Pt多层膜下的YIG薄膜中磁结构条状区域呈现折形是相关的。（3）进一步基于YIG/Ta/CoTb/Pt多层膜开展了自旋轨道力矩驱动磁矩翻转的研究和分析。在不同的面内磁场下,通过施加沿着x方向脉冲宽度为30μs的脉冲电流,在y方向上测量反常霍尔电压随脉冲电流的变化。我们观测到了Hx=0 Oe时无辅助磁场下的全电学磁矩翻转,其翻转临界电流密度为JC=5.72×10~6A/cm~2;与此同时,当我们施加的外加磁场为10 Oe时,却无法实现电流驱动垂直磁矩的翻转。这表明零场下实现的基于自旋轨道力矩的全电学驱动CoTb垂直磁矩的翻转,起源于磁性绝缘YIG层对CoTb磁性层产生的磁偶极场的作用机制,同时表明YIG产生的磁偶极场的大小约为10 Oe。此外,本工作发现随着施加电流次数的增加,磁畴逐步形成且磁畴壁与条状边缘呈现一定折角进行移动,进而以磁畴壁在条状结构中移动的形式完成磁化翻转。而这种磁畴壁运动形态在Si/Ta/CoTb/Pt多层膜样品并未观测到,也间接证明了YIG/Ta/CoTb/Pt中YIG薄膜对于零磁场下电流驱动下对CoTb磁特性的影响。