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近年来纯自旋流的研究已经成为自旋电子学方向的研究重点,它在自旋传输过程中允许只有自旋的传递,没有电荷的输运,因而拥有热耗低、角动量转移效率高、无奥斯特场产生等优势。产生纯自旋流的方式很多,主要有:非局域自旋阀、自旋霍尔效应、自旋塞贝克效应、自旋泵浦效应等。根据其产生纯自旋流方式的不同,目前自旋电子学已进一步发展出一系列分支,包括:自旋-轨道电子学（spin orbitronics）,自旋卡诺电子学（spin caloritronics）,自旋波电子学（magnonics）等。以上研究都可以通过铁磁绝缘体YIG基异质结构来进行,尤其自旋波电子学。由于YIG本身是铁磁绝缘体材料,摒除了很多铁磁金属作为自旋流发生器会产生的干扰效应;且YIG内部产生的自旋流是以自旋波的形式传递。本论文主要研究YIG基异质结构的生长、磁各向异性及自旋输运性质,包括三部分:（1）我们采用离轴磁控溅射生长了高质量纳米级厚度的外延YIG薄膜。通过磁强计测量和极化中子反射,我们测定YIG薄膜的磁性死层为1.2 nm。相比以往文献报道中的5～7nm降低了75%以上,对后续YIG基异质结构的研究非常有利。我们进一步对YIG薄膜进行了300～400℃的中等温度的真空退火,并在其上生长重金属层Pt研究其输运性质。结果发现,真空退火降低了YIG/Pt异质结构的反常霍尔效应、自旋霍尔磁电阻效应、自旋泵浦效应等,但自旋塞贝克效应却有显著的提升。我们对YIG薄膜退火前后的结构特性、静态磁矩、表面粗糙度等参数做对比,发现退火并没有对YIG薄膜的宏观饱和磁化强度和结构产生影响,但动态磁性测量表明YIG薄膜中可能引入了氧空位之类的缺陷,导致界面自旋流传输效率变差,从而导致反常霍尔效应、自旋霍尔磁电阻效应、自旋泵浦效应等非常依赖界面质量的效应降低。而自旋塞贝克效应的升高则归因于由退火带来YIG晶粒尺寸的优化,导致热自旋泵浦效应的增强,这一增强效应甚至超越了界面质量变差导致的传输效率的降低,从而表现出整体自旋塞贝克效应的增大。这项研究告诉我们,中等温度真空退火在YIG纳米薄膜中带来的微小缺陷对其磁输运性质有重要影响,制备好的YIG薄膜进行后退火时应该谨慎考虑。（2）铁磁/非磁异质结构的自旋输运效率是目前自旋电子学中非常重要的参数,它由非磁层的自旋霍尔角和铁磁/非磁界面的自旋混合电导共同决定,后者和异质结构界面材料组分、质量有关。我们通过自旋泵浦效应和自旋塞贝克效应研究了YIG/W1-xCrx异质结构的自旋输运效率。我们发现,当W:Cr=1:1时,自旋塞贝克和自旋泵浦效应均为最大,即自旋输运效率最高。此时,bcc-WCr的自旋霍尔角是β-W的1.3倍,来自于强烈增强的无序原子散射;且YIG/bcc-WCr异质结构的界面自旋混合电导为1.42×10（）+,,大约是对照样品YIG/β-W的两倍。同时我们还发现,在YIG/β-W的界面金属处存在内建负电势,而在YIG/bcc-WCr界面处却不存在。我们认为这一内建负电势的“缺席”对提高YIG/bcc-WCr界面自旋混合电导有很大作用。这一研究不仅获得了自旋霍尔角大于β-W的bcc-WCr材料,更发现了通过界面电场调控自旋混合电导的新方法。YIG/bcc-WCr拥有的大幅提高了的自旋流输运效率,更有利于YIG基异质结构自旋电子学器件的研究和应用开发。（3）我们通过离轴磁控溅射在GYSGG衬底上外延生长出垂直磁各向异性可调的Y3-XTm XFe5O12（0≤x≤3）合金化石榴石结构薄膜,同时还利用自旋-轨道力矩（SOT）实现了相关垂直磁化薄膜异质结构的磁矩翻转。我们发现随着Tm元素组分的不断增大,从x=0到x=3,GYSGG/Y3-XTm XFe5O12的饱和磁化强度几乎不变,有效垂直磁各向异性场从300 Oe增大到2500 Oe。我们测量了GYSGG/Y3-XTm XFe5O12/Pt双层膜的磁输运性质,异质结构样品表现出显著的反常霍尔效应、自旋霍尔磁电阻和自旋塞贝克效应等。反常霍尔效应再次证明了全组分下Y3-XTm XFe5O12薄膜的垂直磁各向异性;自旋塞贝克效应的结果确认Y3-XTm XFe5O12的有效垂直各向异性场变化范围是300～2500 Oe,和磁性测量结果一致。进一步,我们对GYSGG/Y3-XTm XFe5O12/Pt系列双层膜实施了SOT翻转实验,发现随着垂直各向异性的显著增强,临界翻转电流密度从1.76×10((（）?+,增大到2.13×10((（）?+,。该结果证明,稀土离子替代的合金化石榴石结构Y3-XTm XFe5O12（0≤x≤3）薄膜可大幅调控其垂直磁各向异性,临界翻转电流密度随垂直各向异性仅小幅增大。