磁性纳米材料的磁动力学研究是磁学的一个重要方向。在基于磁矩翻转的自旋电子学器件中,磁弛豫过程决定了器件中磁矩翻转的快慢和临界驱动电流的大小。同时,自旋电子学的发展使得基于电子自旋的信息处理和存储器件成为可能,其中关键技术之一是自旋流的产生和探测。而这关键技术在材料学中涉及到自旋流和电荷流之间的相互转换。理解自旋流和电荷流之间的相互转换,对于探索基于纯自旋流的新型低功耗器件应用而言是至关重要的。本论文主要利用铁磁共振技术对磁性纳米薄膜的动力学进行了表征,包括阻尼常数的调控以及其各向异性行为的研究。同时利用分子束外延技术成功制备了拓扑材料——拓扑超导以及铁电Rashba半导体,并对其自旋输运特性做了详细表征。主要包括以下内容:1.利用铁磁共振技术表征了斜入射生长的Fe Ga薄膜的磁动力学特性。对于斜入射生长样品,其阻尼因子呈现各向异性行为,而这与考虑晶格拉伸的第一性原理计算结果相悖。通过共振线宽与外场角度的依赖关系,我们发现由薄膜缺陷引起的双磁振子散射在磁弛豫过程中同样起到重要的作用。由斜入射生长方式产生的单轴各向异性会诱导出两重双磁振子散射通道,其强度随着斜入射角度的增大而加强。同时磁晶各向异性也会影响出现简并磁振子的最大角度,造成了材料本身与晶轴相对应的四重双磁振子散射的变化。2.利用扫频转角铁磁共振对外延Fe和多晶Py薄膜进行了动力学研究。由于强各向异性场的存在,外场与磁化方向的非共线导致了磁拖曳效应的出现。而在铁磁共振测试中,这可以导致共振线宽与频率的非线性现象,从而形成内禀阻尼呈现各向异性的假象。在考虑磁拖曳效应的贡献后,共振线宽与频率的非线性行为可以完全被拟合。3.利用分子束外延技术成功制备了拓扑超导材料β-Pd Bi2以及Fe/β-Pd Bi2异质结。我们利用铁磁共振激发的自旋泵浦以及逆自旋霍尔效应表征了β-Pd Bi2室温下自旋输运参数,自旋霍尔角和自旋扩散长度分别为0.037和1.76 nm。其自旋流-电荷流转换效率比报道的常规超导体的值大一个数量级,与最好的重金属和拓扑绝缘体的值相当。此外,我们利用变温自旋泵浦测量发现,β-Pd Bi2所具备的自旋极化表面态可以和邻近铁磁层发生耦合,从而使铁磁层诱导出面内各向异性。耦合效应在低温下急剧增强,同时大大减弱β-Pd Bi2自旋流-电荷流有效转换效率。4.利用分子束外延技术成功制备了铁电Rashba半导体α-Ge Te。角分辨光电子能谱表明其同时具有体和表面Rashba态。我们发现α-Ge Te在室温下存在非互易电荷输运行为。结合能带结构测量和理论计算,非互易响应是由于巨大的体Rashba自旋劈裂引起的,而不是来源于表面Rashba态。值得注意的是,我们发现非互易响应的大小对温度表现出一种意想不到的非单调依赖关系。基于二阶自旋流-电荷流相互转换的扩展理论模型,建立起Rashba体系中非互易磁阻与电子自旋结构之间的关系。