磁性半导体(Ga,Mn)As是一种重要的半导体自旋电子学材料。本文主要研究了(Ga,Mn)As的磁性质、磁输运性质以及基于(Ga,Mn)As的自旋电子器件。主要研究结果如下:　　 (1)通过直接磁测量和间接磁输运测量研究了张应变(Ga,Mn)As薄膜的磁晶各向异性。在低温和低载流子浓度下该薄膜表现为平面内的易磁化轴;当温度升高或载流子浓度升高时其易磁化轴转向平面外。这种转变可以定性地通过p-d Zener模型解释。另外通过磁晶各向异性电阻测量发现,在较低磁场下,样品磁化方向不随外磁场转动,此时各向异性能起主导作用；而在较高磁场下,样品磁化方向则随外磁场连续转动,此时Zeeman能起主导作用。　　 (2)利用重Mn掺杂的方法,通过优化生长条件和低温退火条件获得了居里温度Tc高达191 K的(Ga,Mn)As薄膜,该数值目前为世界最高纪录。高分辨透射电镜图像表明该薄膜具有很好的晶体质量；铁磁共振信号表明该薄膜的磁均匀性很强。直接的磁性测量和间接的铁磁共振测量结果都表明重Mn掺杂(Ga,Mn)As薄膜显示出一致的单轴磁晶各向异性。磁输运测量数据说明Mott变程跳跃为低温下重Mn掺杂(Ga,Mn)As薄膜的主要输运机制。　　 (3)采用重Mn掺杂和微纳加工相结合的办法,即将重Mn掺杂的(Ga,Mn)As薄膜加工成纳米尺寸条状结构,再通过低温退火将其居里温度进一步提高到200 K。把薄膜加工到纳米尺寸,增加了退火所需的比表面积,使得相对多的Mn间隙原子从纳米条的侧面扩散出来,故而提高了退火效率。该实验结果意味着如果把居里温度更高的重Mn掺杂(Ga,Mn)As薄膜材料加工成纳米结构,有可能达到更高的居里温度,并且可以在更高的温度操作基于(Ga,Mn)As的纳米器件。　　 (4)研究了重Mn掺杂(Ga,Mn)As低维结构的极低温输运性质。实验表明:极低温下,二维结构弱局域化引起的电导修正显著增强；一维结构电阻发生饱和；普适电导涨落表明,52.5 mK时相干涉长度为77 nm。　　 (5)通过全分子束外延(MBE)方法制备了Co2FeAl/GaAs/(Ga,Mn)As复合隧道结结构,该隧道结为单晶结构且具有较好的界面质量,这主要是因为全MBE生长可以有效地避免在不同系统中分别制备铁磁金属、磁性半导体时对界面质量带来的影响。利用Co2FeAl作为自旋注入层、(Ga,Mn)As作为自旋探测层,可实现全电学自旋注入和自旋探测。我们观察到了隧穿磁阻现象,5 K时TMR值为12％。我们分析了TMR值不高的原因,并且提出了下一步实验的改进方案。