在自旋电子学研究领域中,磁性隧道结是一类重要的物理器件。由于存在无序散射,基于非晶态Al-O的磁性隧道结隧穿磁阻（TMR）较低,无法满足下一代自旋电子器件的要求。因此,以单晶Mg O作为势垒层的Mg O基磁性隧道结逐渐成为研究热点。人们发现,Mg O基磁性隧道结具有很多与Al-O结截然不同的物理效应。其中,偏压效应得到了广泛的研究。实验结果表明,单晶Mg O基磁性隧道结TMR随偏压变化存在非单调特性,无法为传统磁性隧道结理论模型所解释。为此,本论文通过引入衍射物理方法来计入单晶势垒层的周期性及其带来的相干性的影响,构建了单晶势垒层磁性隧道结理论模型,并利用该理论模型计算了单晶势垒层磁性隧道结隧穿磁阻的偏压效应。主要的研究成果如下:1.对于普通铁磁电极情形,研究发现平行电导G_P（parallel conductance）、反平行电导G_AP（antiparallel conductance）以及TMR均随偏压振荡,其物理机制来源于单晶势垒的周期势对隧穿电子的相干衍射。通过计算在不同的半劈裂能（35）、化学势μ、势垒层散射势分量v（K_h）下G_P、G_AP以及TMR随偏压的变化曲线,本文研究了铁磁电极和势垒层材料对于偏压效应的影响。理论计算结果表明:G_P、G_AP和TMR随偏压振荡的周期均随?单调递增,而随v（K_h）单调递减;G_P随偏压振荡的周期随化学势μ单调递增;G_P和G_AP随偏压振荡的振幅均随化学势μ单调递增。2.对于普通铁磁电极情形,理论计算结果表明:0～100 m V范围内的偏压不会明显改变G_P、G_AP以及TMR随势垒厚度振荡的特性。但是,当偏压增加到8 V时,G_P、G_AP以及TMR随势垒厚度振荡的振幅和频率都会显著降低。此外,由于铁磁电极的能带劈裂,G_AP的直流分量会随偏压增大而显著减小,而G_P的直流分量随偏压增大基本保持不变。3.通过引入晶格畸变作用,研究了普通铁磁电极情形下偏压对于温度效应的影响。理论计算结果表明:0～100 m V范围内的小偏压对于TMR几乎没有影响。在该偏压范围内,TMR随温度单调下降,且TMR的变化主要来源于G_AP随温度的改变。上述结果与Mg O基磁性隧道结实验结果一致。当偏压增大到1 V时,G_P和G_AP随温度变化呈非单调特性。当偏压进一步增大到8 V时,G_P、G_AP以及TMR随温度基本不变。此外,G_AP随偏压振荡的周期和振幅均随温度升高而减小。4.在半金属铁磁电极情形下,G_AP随偏压变化的行为与普通铁磁电极情形下有本质区别,即G_AP随偏压单调递增而不随偏压振荡。在物理上,G_AP不随偏压振荡可作如下解释:对于半金属铁磁电极情形,对应于所有入射隧穿电子波矢的散射波矢p_-^z和q_-^z只能为虚数,因此散射电子p_-^z和q_-^z分波波函数是衰减型的而非振荡型的。G_AP随偏压单调递增是因为:对于G_↑↓通道,有贡献的隧穿电子和可供隧穿电子跃迁的空态同时随偏压增大而增多。此外,G_P和TMR的偏压效应与普通铁磁电极情形类似。