近年来关于自旋电子学及其器件的研究,一直是凝聚态物理学中的热点问题。最近,人们在该领域的三个重要方面均有突破:其一是在以有机物为势垒的磁性隧道结中观测到室温下近30％的隧穿磁电阻效应,这是基于有机物的磁电阻材料研究的重要突破；其二是在磁性隧道结中,实现了自旋极化电流驱动的磁性翻转,这是磁电阻材料操作机理的重要突破；其三是在CoFeB/MgO/CoFeB结构中,观察到室温超过600％的磁电阻效应,这是多层膜磁电阻材料研究的重要突破。　　 基于以上三点的实验结果,本学位论文选择“磁性隧道结中自旋相关输运性质的第一性原理计算研究”为研究课题,系统的研究了如下三种体系:　　 1)基于Langmuir-Blodgett技术的有机复合磁性隧道结(LB-OMTJ),其结构为Fe(001)/3HDP/Fe。本论文中,我们对该结构进行了第一性原理非平衡态格林函数的偏压依存关系研究。结果表明:有机物可在磁电极的作用下出现磁性近邻效应,该磁性近邻效对LB-OMTJ的输运有重要影响；其TMR与偏压变化的计算结果,与此前的实验结果相符。我们还对LB-OMTJ中,有机物长度变化进行了计算,结果表明:随分子链长度的增加,磁电阻效应趋于饱和。我们还分析了LB-OMTJ中,偏压与分子转动势垒间的关系；该结果可解释实验中磁电阻效应的温度依赖关系。　　 2)基于非共线态自旋的磁性多层膜体系,其结构为沿(111)方向输运的Co/Cu/Co、Ni/BN/Ni和Cu/Co。本论文中,我们利用第一性原理对Co/Cu/Co和Ni/BN/Ni体系的转角磁电阻效应进行了计算,取得与实验相吻合的结果；我们还利用第一性原理对Cu/Co界面体系的自旋转移力矩效应进行了计算,给出了自旋转移力矩效应与铁磁层厚度的关系,取得了与此前研究一致的结果。　　 3)基于Fe的磁性合金材料为电极的MgO势垒隧道结体系,其结构为沿(100)方向输运的FeX/MgO/FeX(X=Co,Ni,Al)、CoFeB/MgO/CoFeB和FeV/MgO/Fe。本论文中,我们利用第一性原理中的相干势近似和顶角修正的输运计算方法,系统地分析了CoFeB/MgO/CoFeB结构中较大磁电阻效应的因为；以及FeV/MgO/Fe结构中,氧空位对输运的影响。上述计算结果与实验观测相符。　　 通过上述计算,不仅从物理研究上可以加深人们对自旋相关输运过程的理解；还将对开发新的自旋电子学器件提供有意义的理论指导。