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基于自旋转移矩的磁性随机存储器（Spin Transfer Torque-Based Magnetoresistance RAM,STT-MRAM）具有非易失性、快速写入、可无限擦写等优点,有望成为下一代低功耗通用存储器;相比于STT-MRAM,基于自旋轨道矩的磁性随机存储器（Spin Orbit Torque-Based MRAM,SOT-MRAM）以其更低的写入电流、更快的写入速度、更好的兼容性等优势将取代STT-MRAM成为第三代存储器。近年来STT-MRAM商用芯片的问世大大推动了这类磁性存储器件的研究与应用,SOT相关效应的研究对未来磁性存储等自旋电子学器件的发展,打破我国磁性存储芯片纯进口、技术被垄断的现状具有重要意义。本论文主要研究了一类重金属层/铁磁层/氧化绝缘层的磁性多层膜结构中SOT相关效应,研究内容主要包括:（1）研究了Ta/CoFeB/MgO结构中的磁化翻转现象。采用磁控溅射制备了具有垂直各向异性的Ta/CoFeB/MgO薄膜,并对其在不同温度条件下进行退火;通过施加脉冲电流测量了样品霍尔器件的反常霍尔效应,得到了样品磁化翻转的相关图像。样品退火后实现完全磁化翻转所需要的翻转场均有所减小;特别的,280 ℃退火样品能够实现零外场条件的磁化翻转。退火处理使样品的DMI效应减弱,从而畴壁的手性减弱利于磁化翻转;另外,薄膜厚度的不均匀性打破样品结构的空间反演对称性,等效形成一个附加的翻转场,这两种机制是导致翻转场减小现象的可能原因。（2）定量研究了Ta/CoFeB/MgO结构中纵向和横向的SOT有效场与Ta层厚度的关系。通过制备不同Ta层厚度的Ta/CoFeB/MgO样品,并对部分样品进行240℃退火处理,利用谐波测量方法测量样品器件的一阶和二阶的Hall电压,提取出样品中HSL和HFL的大小,从而获得了 SOT有效场与Ta层厚度的变化关系。Ta层较薄时HsL和HFL随Ta层厚度增加而增大,在Ta层较厚时却逐渐减小;相比于沉积态样品,退火处理的样品中HsL和HFL均有明显增大。通过XRD测量和Ta层电阻率的测量,我们得知不同厚度以及退火条件的Ta层中α相和β相Ta的成分比例不一样,而HSL和HFL的贡献主要来自于β相Ta。（3）研究了Ta/Pt/CoFeB/MgO结构中自旋霍尔磁阻与Pt层厚度的关系。样品电阻随CoFeB磁矩的角度依赖关系表明该结构的磁电阻满足自旋霍尔磁阻机制;通过理论推导得到了 Ta/Pt/CoFeB结构的自旋霍尔磁阻与Pt层厚度的关系;并且通过与实验数据的拟合,我们得到以下参数:θTa=-0.05、θPt= 0.19、λTa=1.8 nm、λPt= 4.5 nm。（4）研究了Ta/Pt/CoFeB/MgO 结构中单向自旋霍尔磁阻（Unidirectional Spin Hall Magnetoresistance,USMR）与 Pt层厚度的关系。采用谐波测量方法测量了样品的二阶纵向磁电阻信号(R2ω);通过角度依赖对称性分析和二阶霍尔电压测量,我们将SOT效应和反常能斯特效应对R2ω的贡献剔除出去,获得了纯粹的单向自旋霍尔磁阻信号(R2ωUSMR);通过计算Ta/Pt/CoFeB各层内电子自旋的电化学势分布,结合R2ωUSMR与Pt层厚度关系,我们得知重金属层/铁磁层界面上的自旋积累是USMR的主要来源。