在高度集成化的电子产品中,半导体产品的组件尺寸是产品性能的保证,当前的主流工艺已经达到数个纳米之内。在纳米尺寸材料中,电子之间的相互作用是一个十分普遍的现象。现在存在一个共识,磁性来源于电子之间的相互耦合作用,但是我们很难将现有的磁性理论统一起来。现有的磁学理论受到这样一个事实的影响,即不同类型的磁性材料需要用不同的模型来描述^[1]。为了深入了解自旋相互耦合作用的物理图像,我们首先会以Ni薄膜掺Cu的有限尺寸效应^[2]研究自旋耦合相互作用^[3]范围的变化。结合实验室现有条件,利用已有的理论模型对Ni薄膜中掺Cu的自旋耦合作用范围的变化进行了研究,结果发现合金的自旋耦合范围随着Cu掺杂浓度的升高而变小,最后我们提出了电子的“磁平均自由程”受到Cu掺杂散射而降低所致的理论假设。随着计算机等数码产品的普及,对于计算机处理数据的能力要求越来越高,传统意义上的动态随机存储器（DRAM）已经难以满足社会高速发展的需求,于是基于磁电荷存储数据的非易失性存储器-磁随机存储器（MRAM）被设计出来。在3d过度族金属元素中,Co和Co的合金多层金属膜结构由于它们的高散射效应而被科学界广泛研究。在700k左右Co会从hcp转变到fcc,并且在相转变的过程中伴随着磁性能的变化。通过实验发现在BL/Co/CL三明治结构中,Co金属的磁性能和近邻层非磁性金属元素具有一定的耦合效应,所以我们在Co层金属薄膜的有限尺寸效应所表现的相变磁性行为中,探究了Co层磁性与近邻层的非磁性金属层之间的联系。对于这种非磁性金属和铁磁元素之间的耦合作用,我们研究了非磁性金属材料的种类、不同的堆放结构对中间Co磁性的影响,结果发现覆盖层对Co层磁性影响最大,这可能为之后的SOT-MARAM架构研究提供一定的理论指导。最后是对全文的总结部分。全文包含了工艺探索、理论验证和最后的理论探索,所有内容都是科学实验不可或缺的部分。我们根据已有的实验结果结合前沿科学发展,为实验结果提出可能的应用前景。