由于在电子与磁记录器件,生物医学治疗,微波吸收等各种领域有着不可替代的作用,磁性团簇一直是团簇科学中重要的研究对象。磁性团簇点阵的磁性被团簇的结构,多相的组成和团簇间的各种磁耦合作用所影响,磁性团簇间的磁交换耦合可以导致各种各样的磁序现象,这些性质对下一代纳米磁性和自旋电子器件的研发至关重要。另外,库仑阻塞磁电阻效应的研究也有广阔的应用前景,例如其所导致的极高的磁电阻对于磁记录器件磁头的开发意义重大。但是至今对于磁性团簇点阵中的磁耦合及电子输运机制仍然有大量不明确的地方。本文采用团簇束流沉积技术制备了不同结构参数的铁基磁性团簇阵列,对铁团簇点阵的磁性随温度,团簇尺寸及团簇覆盖率的变化及其与磁耦合的相关性,铁铬合金团簇点阵的磁性与磁耦合特性,铁团簇密集点阵的电子输运特性及磁电阻特性进行探讨。通过控制磁控等离子体气体聚集团簇源的缓冲气体流量的大小,制备了平均粒径从7.8 nm到15.9 nm的不同尺寸Fe团簇点阵。随着温度的升高,团簇呈现了清晰的铁磁性到超顺磁性的转变,阻塞温度约为100 KK。矫顽力和约化饱和磁化强度均随团簇尺寸的增大而增大。在较小的团簇尺寸时,团簇表面微弱氧化产生的反铁磁成分与铁团簇之间交换耦合形成的低温玻璃态削减了饱和磁化强度,而在大尺寸时多畴团簇的出现,使团簇饱和磁化强度趋于稳定。利用电导实时监测实现了对团簇覆盖率的精密控制。随着团簇覆盖率的增加,团簇间距变小,团簇间磁偶极耦合增加,导致饱和磁化强度增大,但团簇点阵的矫顽力随覆盖率无明显的变化。通过调节双靶团簇源溅射功率,制备了不同原子比例的Fe-Cr合金团簇。Cr原子比例较低时,Fe-Cr合金团簇以球形为主。随着Cr原子比例的增加,由于Cr的偏析引起bcc-Fe的晶格崎变而形成的类四方相团簇成为主体。其中Cr偏析(反铁磁)使得铁磁成分和反铁磁成分之间产生显著的交换偏置,增进了低温下的自旋玻璃态行为,导致Fe-Cr合金团簇矫顽力和偏置场下降。玻璃态升温弛豫导致在大于阻塞温度区域Fe-50%Cr合金团簇的零场冷(ZFC)与场冷(FC)曲线完全偏离,阻塞温度附近ZFC曲线变为平坦。其热稳定性及各向异性也都得以提高。Fe团簇密集点阵在低于120 K温度下出现很大的自旋库仑阻塞效应,20 K时电流阻塞阈值电压高达18.3 V,阻塞态电导较室温电导减小5到7个数量级,均远大于常规非磁性团簇点阵中纯静电库仑阻塞的相应值(～1 V,3-4个数量级)。自旋库仑阻塞和热激活输运相互竞争,使得Fe团簇密集点阵中的电子输运在低温下以变程跳跃输运为主导,高温时以热激活输运为主导,热激活输运在40 K-60 KK温度开始出现。团簇覆盖率越低,则热激活输运出现的温度越高,变程跳跃输运覆盖的温度更宽。在20 K-50 K温度的库仑阻塞区域,在Fe团簇密集点阵中观察到巨磁电阻,4T磁场下可达80%。通过对不同覆盖率样品的磁电阻比较,验证了在磁场条件下输运机制转变为了高阶共隧穿。在更低的温度下,还出现了有趣的正巨磁阻效应。