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随着纳米技术的进步与革新，电子器件研究现已深入介观尺度。现代科学研究涌现出大批新的现象和新的技术。其中，自旋极化电子隧穿等量子效应已经成为现代研究新型材料的重要手段。自旋极化电子隧穿最早发现于由绝缘层分隔两个磁性金属层所形成的磁性隧道结（Magnetic tunneling junction,MTJ）。这种磁性隧道结能产生巨大的隧穿磁电阻（Tunnel Magnetoresistance Ratio，TMR），这对研究计算机读出磁头、磁性感应器，磁随机存储器(MRAM)等方面有巨大推动作用。但人们发现会有诸多因素削弱或者改变隧穿磁电阻，因此很多理论模型涌现。1998年，Tsymbal提出在FM/I/FM结（FN:Ferromagnetic Mental铁磁性材料，IN: Insulator绝缘层）中由于绝缘层中的缺陷引起的局域态，会引导出共振隧穿，这种共振隧穿可以导致负磁阻，负磁阻的出现可能会导致信息存取或读取过程出现误写或误读，因此负磁阻有很重要的实验和理论研究意义。本文主要是对FM/I/FS/NM(FI:Ferromagnetic Semiconductor，NM:Nonmagnetic Mental)组成的隧道结中缺陷引起的共振隧穿产生负磁阻现象的研究。 本论文第一部分是介绍产生磁电阻效应的理论研究背景与研究现状，并阐述自旋极化隧穿，和磁性材料的基本知识。第二部分，本文介绍基于纳米材料生长的常用物理设备仪器，以及材料的生长条件。第三部分，介绍磁性半导体/绝缘体的自旋过滤效应，将其与非铁磁性金属电极连接，可以作为自旋探测器（SP:SpinDetector）或者自旋过滤器(SF: Spin Filter)应用在磁性隧道结中。 本文的研究共分为三个方面： 1）真空生长FM/I/FI/NM异质结构，发现磁性半导体材料硫化铕（EuS）和绝缘体氟化锂（LiF）组成的磁性隧道结中存在缺陷，并且缺陷形成局域电子态影响测量值； 2）测量结的自旋极化电子的传输性质，实验表明，TMR随着氟化锂LiF的厚度增加而减少，甚至变为负值； 3）反转TMR的电压值随着势垒的厚度而变化。因此本文研究局域电子缺陷态势垒对磁电阻的偏压特性，结果为LiF的缺陷态引起的共振隧穿导致的反转TMR，并且这个趋势是随着LiF的厚度增加，绝缘层的质量变好而急剧减小。我的工作对深入研究磁电阻隧道结组成的电子存储器件具有一定的参考价值。