双势垒磁性隧道结，由于其丰富的物理内涵和在未来自旋电子器件中具有广泛应用前景，已成为自旋电子学领域的重要研究热点之一。本文中我们综合利用各种手段，对FM/Al-O/FM/Al-O/FM帮FM/Al-O/Cu/Al-O/FM(FM=CoFe或CoFeB)双势垒磁性隧道结的微制备和磁电性质进行了系统的研究，并讨论了双势垒磁性隧道结在自旋晶体管和磁逻辑方面的应用。 (1)利用磁控溅射镀膜结合光刻及离子束刻蚀等微加工方法制备了CoFe/Al-O/CoFe/Al-O/CoFe双势垒磁性隧道结，用物性测量系统(PPMS)和四探针方法对样品的磁电输运性质进行了系统测量。在退火后的样品中获得室温29.4％的隧穿磁电阻比值(TMR)，结电阻与结面积的积矢(RS)为12.7kΩμm2，同时，我们在人工反铁磁耦合(SAF)钉扎型的CoFe样品中观测到了反平行状态下电导、结电阻和TMR随外加偏压或外加直流电流增大而发生振荡变化的量子效应，其振荡周期约为1.6mV。这些性质对发展未来自旋晶体管具有重要的指导意义。 (2)对于CoFeB/Al-O/CoFeB(d)/Al-O/CoFeB双势垒磁性隧道结体系，观测到了TMR与中间铁磁性的厚度(d)有如下变化关系：d＜1.0nm时，随着厚度d的增加，TMR也增加；1.0＜d＜2.0nm，d增加，TMR下降；d＞2.0nm时，TMR随着d的增加而增加，在d=6～7nm达到最大；最后随着d的增加TMR又开始下降。不同厚度下，TMR的偏压依赖关系有所不同。优化后仔细研究了d=6nm的磁电输运特性，在这种样品中，制备态的TMR值约为38％，退火后样品的室温TMR值高达66.5％，结电阻与结面积的积矢RS为5.5kΩμm2，自由层反转场小于10.0Oe，V1/2高达1.26V，这些性能表明这种双势垒磁性隧道结很适合于发展未来自旋电子器件。 (3)研究了CoFeB双势垒磁性隧道结的偏压特性和温度依赖关系时，发现隧穿电导在零偏压附近，平行状态下出现了新奇的反常零偏压特性，而反平行状态下则是一般的反常零偏压特性，且这种现象是温度相关的，随着温度降低，效应越明显。这种现象可能与杂质、磁激子、声子以及铁磁电极的态密度有关。也对样品的隧道谱进行了测量，在低温下和低外加偏压下观察到了明显的零偏压反常峰和磁激子峰。