对磁性薄膜的研究不但可以加深人们对低维纳米材料磁学性质的了解，还会在挖掘其在自旋电子学方面潜在的应用。随着外延技术的发展，在金属或是半导体材料上生长几个或是几十个原子单层的磁性金属超薄膜，一直是研究的热点。在结构上主要关注外延生长、晶格匹配、随着层厚发生结构相变等问题；在磁性上，磁各向异性和外延结构、外延取向、生长温度和不同厚度等等的关系，得到广泛关注和研究。本论文的工作利用扫描隧道显微镜STM、低能电子显微镜LEED和表面磁光克尔效应SMOKE等表面分析工具分别研究了利用外延生长Fe超薄膜的自旋重取向和反磁化行为，选用衬底：一是在半导体Si(111)表面，二是在金属Cu(100)表面。　　 在Si(111)表面直接生长Fe，由于表面Si原子的活性，导致界面粗糙和Fe、Si互混，给结构和磁性表征带来困难。本文首先生长2ML的Fe，然后控制退火温度得到有序的铁硅化合物FeSi1+x(0≤x≤1)薄膜，LEED斑点显示为2×2再构。接着在此铁硅化合物上生长Fe超薄膜，LEED斑点显示为1×1结构，说明铁硅化合物不仅有效地钝化了Si原子的活性，而且其有序的结构是一个很好的外延模板。在磁性测量方面，用原位SMOKE对不同厚度薄膜进行了研究。在低温下，笔者详细研究了5.4ML的反磁化机制，在不同方向上加外场测得了一系列的磁滞迴线。矫顽力和加场角度的余弦成反比，以及迴线形状和饱和磁化强度的分析，5.4ML的Fe膜反磁化机制为畴壁钉扎模型。根据Kerr曲线占据象限的变号特点，本文详细研究了Fe超薄膜自旋重取向。在室温，对10～15ML转角加场分析，特别是在0°和90°两个角度附近，详细分析了迴线的形状和占据象限的变化，笔者确定了自旋重取向发生在13ML，12ML为中间过渡层，磁状态为两相共存。11ML前为垂直磁取向；13ML以后为平行磁取向，还有少量的垂直磁分量存在。　　 利用分子束外延方法在Cu(100)表面上生长Fe薄膜。利用SMOKE测量，结果表明Fe超薄膜在8ML到12ML之间发生了自旋重取向转变，Fe薄膜的易磁化方向由8ML的垂直膜面转变到12ML的平行膜面。笔者详细研究了自旋重取向前的8ML和取向后12ML的反磁化机制，在不同方向上加外场测得了一系列的磁滞迴线。8ML和12ML的Fe超薄膜的矫顽力与外场方向余弦呈倒数关系，表明薄膜的反磁化机制是畴壁钉扎模式。不同在于12ML的Fe薄膜在垂直方向还有分量，垂直分量为没有磁滞的一条倾斜的线，斜率和角度层线性关系，反磁化为可逆的畴壁转动。