低维纳米结构：原子链，纳米点，纳米带和纳米线等体系经常被当作用来研究低维磁性的理论和实验的模型。本论文从微磁学模拟计算出发，先从理论上分析了电化学制备的Fe3Pt纳米线的偶极相互作用的影响以及CoPt纳米线中磁晶各向异性和形状各向异性之间的竞争。再在半导体Si基底上利用Pb超薄膜作为缓冲层制备了近一维和零维Fe纳米结构体系，从实验上研究了其磁各向异性的变化。最后直接将低维磁性纳米结构应用到器件中：将通过缓冲层生长零维纳米团簇体系的办法应用到有机物自旋阀的制备中，成功解决了有机物自旋阀中长期存在的“死层”的问题；并获得了可观的磁电阻(MR)值。　　 本论文的具体工作如下：　　 (1)利用微磁学计算，从理论上通过改变纳米线阵列的个数N，线间距口和线直径D，模拟了Fe3Pt纳米线阵列中静磁相互作用的贡献。笔者发现来自于纳米线间的杂散场和外场的共同作用使得纳米线的磁矩发生翻转，最终导致了阵列的矫顽力和剩磁的大小随着阵列中纳米线个数和直径的增加以及线间距的减少而减少。接着在CoPt纳米线阵列的计算中，不仅仅考虑了形状各向异性和偶极相互作用，同时还将磁晶各向异性考虑进来。用一个合适的织构的磁晶各向异性模型解释了平行方向和垂直方向的磁滞回线以及矫顽力随着不同加场角度变化的曲线，证明了在CoPt纳米线中磁晶各向异性的贡献是不可忽略的。　　 (2)利用分子束外延的手段，在超高真空腔内将Pb作为缓冲层，成功制备出了在Si半导体基底上的近一维Fe磁性纳米结构。通过STM图像观察到Fe岛在Pb/Si薄膜上由于台阶效应而在台阶边缘部分连接形成Fe纳米链结构；并在SMOKE信号上发现这样制备得到的近一维纳米线体系具备易轴沿着台阶方向的面内单轴各向异性；同时还通过非原位的ESR测量得到了其在室温下磁各向异性的大小。作为对比，用相同的办法在大台阶的Pb超薄膜上制备了近零维Fe/Pb/Si纳米点体系。当Fe沉积量达到一定程度之后，Fe岛之间将会发生融合现象，整个体系表现出平行和垂直方向之间的磁各向异性。上述两种实验上的磁性纳米结构体系的区别可以归结为表面各向异性和形状各向异性之间的竞争关系。实验结果证明了通过生长条件以及台阶大小来分别调控磁各向异性方向和大小的改变。　　 (3)再将零维纳米点体系直接应用到有机物自旋阀器件中。运用创新性的BLAG的办法，成功克服了由于上层电极原子渗入所导致的有机物和金属间的“坏层”所带来的影响；解决了这个一直以来阻碍有机物自旋阀发展的瓶颈问题；建立了一个“干净”的有机物自旋阀体系去进一步研究它的MR机制。用这种办法获得的自旋阀的MR值可以达到接近300％左右，是之前文献报道的有机物自旋阀的7倍左右，甚至接近了Mg0类的非有机物隧道结的值大小。通过分析不同中间层厚度的I-V曲线，可以得到自旋相关的载流子注入对于MR值得大小有很大影响。