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磁斯格明子（magnetic skyrmion）作为一种奇异的拓扑自旋结构,凭借纳米级准粒子特性以及低电流驱动密度,有望成为新一代赛道磁存储器件的信息存储单元,近几年已成为磁学领域研究热点之一。本论文以原位透射电镜洛伦兹模式（in-situ Lorentz transmission electron microscopy,in-situ LTEM）作为主要表征手段,基于Pt/Co/Ta磁性多层膜体系调控出磁斯格明子密度高尺寸小的优质薄膜结构,并在一种新的材料体系轻稀土化合物REMn2Ge2（RE=Ce,Pr,Nd）家族中发现室温下可稳定存在的斯格明子磁泡。此外,为丰富对磁斯格明子的表征手段,我们还设计了两种原位表征工具,即三维重构样品杆和多电极透射电镜原位电学样品杆,使磁斯格明子在透射电镜下三维磁畴结构的重构以及电流驱动的实现成为可能。本论文的主要研究内容及成果概括如下:1.在Pt/Co/Ta多层膜体系中调控出磁斯格明子密度高尺寸小的优质薄膜结构,并深入探究了磁斯格明子密度和多层膜內禀性质之间的关系。调控出具有高密度小尺寸磁斯格明子的结构为Ta（5nm）/[Pt（3nm）/Co（2.1nm）/Ta（1.9nm）]12的最优质磁性多层膜。在一定外加磁场调控下该多层膜内磁斯格明子密度最高可达45μm-2,且尺寸在50–80 nm之间。理论计算表明,密度调控的理论机制是对磁性层厚度的调控实质上改变了磁性多层膜的磁各向异性以及DMI的大小,进而影响了磁斯格明子的密度变化。该研究为高密度存储器件的开发在实际应用和理论方面均可提供一定的指导作用。2.轻稀土化合物REMn2Ge2（RE=Ce,Pr,Nd）家族中斯格明子磁泡的研究。首次在该材料体系中发现室温下可稳定存在的斯格明子磁泡并探究了其温度稳定性,发现三种材料中的斯格明子磁泡均可在极宽温域内稳定存在。利用场冷调控的方法,在NdMn2Ge2样品实现了宽温域（260 K-320 K）、零磁场且高密度的斯格明子磁泡六角晶格密堆积排布,并通过倾转样品证明了其结构的稳定性。3.三维重构样品杆和多电极透射电镜原位电学样品杆的设计研制。其中,多电极透射电镜原位电学样品杆的可拆卸多电极PCB电路板设计不仅可满足更加复杂原位实验的条件需求还大大降低实验成本,三维重构样品杆在倾转角范围以及可观察面积关键性能参数上有所提升。透射电子显微镜洛伦兹模式下实现磁畴结构尤其是磁斯格明子的三维结构表征以及电流驱动提供实用性更强的原位表征工具。