巨磁阻效应和自旋流操控是自旋电子学的中心课题，也是凝聚态物理研究的热点。它们不仅具有理论价值，也具有非常广泛的应用价值，能为现代电子学的发展产生革命性的影响。比如传统的基于三明治结构的巨磁阻效应已经被应用到现代计算机的存储系统，促进了现代存储技术的不断发展。而关于自旋流的产生和操控的研究则将为未来电子器件的发展和应用引领新的方向。另一方面，铁磁和超导作为两种不同的物质序无论从基本物理机制方面还是从未来应用方面都激起了人们不断的研究兴趣。　　 本论文以异质结构在自旋电子学中的应用为出发点，利用Blonder-Tinkham-Klapwijk(BTK)理论研究了包含超铁磁和超导的异质结构中的量子输运问题。在这种异质结构中，低能输运性质由Andreev反射主导，而Andreev反射又受到铁磁与超导相互作用的影响，从而使得在这些系统中发现了奇异的电输运和自旋输运性质，获得了电巨隧穿磁阻效应和自旋巨隧穿磁阻效应。这些输运性质和效应在未来的量子器件设计方面具有重要的应用价值。　　 (1)铁磁体/铁磁体/s波超导体双结结构中的巨隧穿磁阻效应。在该系统中当左边铁磁体处于半金属极限时，低能电输运由相同自旋子带Andreev反射过程主导，在该过程中入射电子和Andreev反射空穴属于相同的自旋子带。该系统中的相同自旋子带Andreev反射非常敏感地依赖于铁磁中的两个磁矩的相对取向，基于不同磁矩取向对应的电导值，定义了该系统中的隧穿磁阻并且得到了巨大的磁阻值。在T/Tc＜＜1时，TMR＞106％。除此之外，还发现了隧穿磁阻随中间铁磁的宽度和自旋极化的振荡行为。　　 (2)铁磁体/铁磁体/s波超导体双结结构中的自旋输运。在该系统中隙内自旋导通过Andreev反射非常强地依赖于两个磁矩的相对取向，当系统处于磁矩共线结构（平行或反平行）时，有限温度的隙内自旋导接近为零;当系统处于非共线结构时，隙内自旋导取有限值，该有限值在磁矩互相垂直附近达到最大值。基于共线和非共线结构的隙内自旋导值，定义了该系统的自旋隧穿磁阻，并且获得了巨大的磁阻值。还对自旋隧穿磁阻的温度效应，随自旋极化的变化以及关于铁磁厚度的振荡行为进行了研究。　　 (3)铁磁体/自旋三重态超导体中的磁阻效应。在该系统中，由于自旋三重态超导中d矢量的存在，Andreev反射依赖于铁磁中磁矩和三重态超导中的d矢量的相对取向，这是铁磁序和超导序相互作用的结果。研究了三种类型的p波能隙函数对应的隧穿电导和磁阻效应。巨大的磁阻值可以在强自旋极化和低温区获得。　　 (4)正常金属/铁磁体/自旋三重态超导体中的量子输运。在该系统中，不仅有可能通过外加弱磁场调节铁磁中磁矩方向的方式获得奇异的电输运和电隧穿磁阻效应，而且有可能通过相同的方式获得新奇的自旋输运性质。当铁磁中磁矩处于z轴方向而且与三重态超导中d矢量垂直时，系统中的自旋沿z轴的自旋导恒为零，这与系统中其它参数无关，是铁磁和三重态超导相互作用的结果;当磁矩和d矢量方向不垂直时，自旋导为有限值。这使得该系统有可能作为自旋输运的开关。　　 这里需要指出，虽然在上述系统中电或者自旋输运性质都依赖于系统中的两个矢量的相对取向，但是对每个结构而言这种依赖关系是不同的，它们源于不同结构中的不同的物理机制。期望这些结构中的奇异输运性质能够在实验上得到验证并被用于未来的量子器件的设计中。