自旋电子学随着信息技术的快速发展而成为物理学研究的重点。而且电子元器件的不断高度集成化、微型化,使得功能材料必然向纳米级、低维方向发展,磁体的薄膜化就成为了必然的发展方向。据此,本文简要的介绍了自旋电子学在磁性薄膜中的理论发展与应用,重点研究了其中的磁电输运特性在 Fe-基多层膜与 Fe3O4薄膜中的理论基础。　　本文实验通过磁控溅射法制备了多个系列Fe-基多层膜,以及反应磁控溅射法制备了Fe3O4薄膜,并进行了相关的热处理。为研究制备工艺条件以及热处理条件对薄膜的晶体结构与电磁性能的影响,本文实验采用X射线衍射仪(XRD)与原子力显微镜(AFM)分析薄膜样品的晶体结构与表面形貌;薄膜样品的厚度与成分用台阶仪与能谱仪(EDS)分析;采用四点法测量与样品综合物理性能测试系统(PPMS)分析薄膜样品的电磁性能。　　Fe-基多层膜实验结果表明:　　生长于缓冲层 Ta上的(FeCo)/Cu、(RE-FeCo)/Cu(RE=Pr、Dy)多层膜都具有很强Cu(111)衍射峰,薄膜表面粗糙度为0.361 nm,薄膜颗粒分布均匀,具有良好的微观结构;稀土元素具有细化晶粒并促进互不固溶的FeCo、Cu两相发生相分离作用;退火处理可以提高薄膜的结晶性,使得缺陷减少。　　多层膜的GMR值随Cu厚度的增加,出现了振荡现象,振荡周期约为1.1 nm,同时由于C u层电流短路效应以及耦合作用减弱,使得霍尔电压hU减小、饱和场降低;稀土RE的添加,使得铁磁层的厚度增加,增大了耦合间距,削弱了层间磁交换耦合作用,而且界面变得粗糙,薄膜内缺陷增加,使得G M R值降低, U h减小;掺入微量稀土RE元素可以提高薄膜的低温电磁稳定性,薄膜最佳退火温度向高温区移动;　　增加FeCo层厚度,促进了薄膜磁性层间由反铁磁交换耦合作用为主向铁磁交换耦合作用为主转变,矫顽力增大;随着Cu层厚度的增加薄膜磁性层间以反铁磁交换耦合作用为主,矫顽力减小;退火处理使得层状结构被破坏,增加了对畴壁的移动的约束,达到增强磁滞的效果;原子半径较大的稀土 RE(RE=Pr、Dy)原子掺杂,也对磁畴壁移动也有钉扎作用。　　Fe3O4薄膜实验结果表明:　　在溅射功率为70 W,Ar2/O2流量比为100:2.0时,出现以(111)、(311)和(440)主峰的良好取向Fe3O4薄膜,颗粒大小、分布较均匀,膜面较为平整,但结晶性较差;退火处理没有改变主峰位置,使得薄膜颗粒的结晶度提高,薄膜内缺陷和内应力减小,粗糙度减小,增加了衍射峰的强度;引入缓冲层后,Fe3O4薄膜的晶体结构变成以(311)为主峰的衍射峰谱线,其中以La2/3Ca1/3MnO3为最佳,薄膜晶粒分布均匀,表面平整度较好,其均方根粗糙度(RMS)为1.47 nm,远小于MgO与Ta作缓冲层以及无缓冲层时的粗糙度。　　Fe3O4薄膜呈现负磁阻效应,GMR值在沉积时间为30 min时,达到最大值为-4.4％。退火处理使得GMR效应在400℃时,出现最大值,这是因为Fe3O4颗粒不断晶化、均匀化,界面逐渐清晰,粗糙度降低,使得对自由极化电子的散射增强,则GMR效应增加,但是晶粒的过度长大使散射界面缩小,GMR减小。薄膜引入缓冲层后,电阻变化率对外加磁场的灵敏度有所改善。Fe3O4薄膜随着外加磁场的增加,表现出反常霍尔效应;薄膜厚度的增加,使得饱和场增大,Uh减小。　　Fe3O4薄膜中反相晶粒边界(APBs)的存在,对饱和磁化强度和矫顽力的影响较明显。而且,在120 K附近存在Fe3O4特有的Verwey相变,薄膜由对称度较高的立方晶系转变对称度较低具有一定畸变的单斜晶系,随温度降低饱和磁化强度增加,矫顽力增加与剩磁减小。另外,引入缓冲层后薄膜的晶体结构发生改变,增加了磁畴壁的移动阻力,使得矫顽力和剩磁增加。