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电子除了具有电荷属性，还拥有自旋自由度和轨道自由度。它们之间的相互作用带来了丰富的物理。本论文中就对三个电子系统的自旋性质进行了系统的研究。主要研究内容和研究成果为: (1) GaAs/AlGaAs二维电子系统填充因子v=1处无序增强的原子核自旋弛豫研究。我们利用全电学激发和探测原子核自旋弛豫的方法研究了低至15 mK温度下不同无序程度二维电子系统样品在v=1附近的自旋结构。通过调节同一样品的电子浓度和对比不同迁移率的样品两种方式研究了无序在v=1附近原子核自旋弛豫中所起的作用。在v=1附近的原子核自旋弛豫速率对v的依赖关系曲线中观测到了一个倾斜平台特征，倾斜平台随着无序程度的增大而变宽。极低温下，v=1附近的1/T1的温度依赖关系曲线呈现出热激活行为，由其提取的能隙值比电荷输运中提取的能隙值小1到2个数量级。这些结果说明无序在v=1附近的低能自旋激发中起重要作用。 (2)拓扑绝缘体(Bi1-xSbx)2Te3单晶薄膜的外延生长、化学势调控及其线性磁阻的研究。我们利用分子束外延生长(MBE)方法在绝缘的SrTiO3(111)衬底上制备了一系列不同Bi/Sb化学配比的原子级平滑且厚度可控的拓扑绝缘体(Bi1-xSbx)2Te3单晶薄膜样品。通过对全系列Bi/Sb配比薄膜的低温电输运研究找到了体态最绝缘的化学配比（x=0.5±0.1）。对最佳化学配比的(Bi0.5Sb0.5)2Te3薄膜样品，我们可以利用背栅将整个样品的载流子从n型调节到p型。我们又对(Bi0.5Sb0.5)2Te3薄膜样品的线性磁阻现象及其产生机理进行了系统性的研究。在25 mK下，(Bi0.5Sb0.5)2Te3中的线性磁阻从小于2T一直延伸到18T而未呈现出任何饱和趋势。变温实验显示:在2K到50 K的温度范围内，零栅压下磁阻均为线性。栅压调节载流子从n型到p型的很大范围内，线性磁阻一直存在。这些结果说明电荷分布的不均匀性很可能是引起(Bi0.5Sb0.5)2Te3材料线性磁阻的根源。 (3)n型HgCr2Se4材料半极性金属性(half metallicity)的研究。我们对高质量的HgCr2Se4单晶样品进行了磁化、电输运和安德烈夫(Andreev)反射谱的详细研究。在2K下，单个晶胞的饱和磁矩对应于整数个电子磁矩(6μB/formularunit);霍尔效应的测量显示，低温下样品的载流子为低浓度电子，来自于单一能带;测量了HgCr2Se4/Pb安德烈夫平面结的微分电导谱，利用修正的Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论拟合得到了高达97％的自旋极化率。我们的实验结果显示n型HgCr2Se4是单带的半极性金属性铁磁体，这和第一性原理计算的有关结果是一致的。