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基于电子的自旋相关输运的自旋电子学,其发展推动着高科技的发展。自旋相关的输运行为包括各向异性磁电阻、平面霍尔效应、异常霍尔效应以及自旋霍尔效应等。由于利用自旋极化电子可以进行信息的存储和处理,自旋相关输运的机理及调控引起了众多科研工作者广泛的研究兴趣和努力。如今磁电阻效应被广泛应用于磁存储如磁随机存储（MRAM）中,而包括磁随机存储器在内的自旋相关器件的单元大多是由铁磁金属/非磁材料异质结组成,为了更好的理解和优化这些器件单元,对于铁磁金属/非磁金属异质结薄膜的自旋相关输运的研究显得尤为重要。针对该问题本文系统研究了磁性薄膜中各向异性磁电阻效应,在不同异质结构薄膜中发现不同的磁电阻现象,包括各向同性近似、几何尺寸效应和有界面效应的各向异性磁电阻。本文从传统各向异性磁电阻（AMR）的调控、界面垂直AMR的发现到垂直AMR的调控三个方面展开,具体研究内容如下:（1）氧迁移对薄膜的磁性能及电输运性能产生重要的影响,目前在电场作用下已经可以实现界面氧迁的双向调控移。那么是否退火是否同样可以实现氧迁移的双向调控?基于此,本文试图研究具有不同热力学特性的氧化物（SiO2、MgO、HfO2）与NiFe构成的异质结超薄薄膜的磁性能及电输运性能的变化。本研究结果显示在SiO2、MgO和Hf02包覆NiFe薄膜中磁性和电输运性质表现出了强烈的氧化物依赖关系。在这三种氧化物包覆的薄膜中,Si02包覆的薄膜饱和磁化强度（Ms）、MR及热力学稳定性最低,MgO包覆的Ms稍有增大且有较高的MR值及热力学稳定性,HfO2包覆的具有最高Ms、MR且表现出相当高的热力学稳定性（在退火温度达到550℃时NiFe（10nm）仍然保持3.17%的MR）。对氧化物包覆NiFe（2nm）的超薄薄膜,在SiO2包覆退火前后均没有观察到AMR效应,而MgO和Hf02包覆的NiFe薄膜则表现出了明显的AMR效应,其比值分别达到了 0.35%和0.88%。X光电子能谱（XPS）分析表明,不同氧化物（oxide）包覆的NiFe薄膜退火前后NiFe/氧化物界面发生截然不同的氧化反应或还原反应,使界面Fe原子电子结构发生不同的变化,这是影响薄膜磁电性能的主要原因。而元素电负性及氧化物生成焓又在电子结构的变化起到十分重要的作用。该研究对于自旋电子学器件选择合适的铁磁金属（FM）/oxide异质结达到合适的氧化程度从而实现相应的性能具有重要的参考价值。（2）近年来在铁磁绝缘体/重金属异质结中研究发现了一种奇特的角度MR,当磁矩在垂直于电流的面内发生转动,磁电阻仍然发生变化。随后围绕其产生机理——自旋霍尔磁电阻或磁近邻效应的争论。考虑到AMR在自旋霍尔效应的探测及自旋矩的产生中扮演的重要角色,铁磁金属相关异质结的角度MR的研究迫在眉睫,而之前的研究工作大多着重于铁磁金属/重金属异质结。而对于无重金属的异质结的研究相对较少。基于此,本文对无重金属的MgO/Fe的异质结薄膜进行了研究并且观察到了垂直AMR效应,其中Mg0（3 nm）/Fe（2.5 nm）/Cu（3 nm）薄膜中 Fe 的垂直 AMR 的值高达 0.59%。通过降低MgO/Fe异质结的对称性可以实现垂直AMR的提高。我们在MgO/Fe异质结体系中发现当Fe厚度大于2.5 nm时其垂直AMR表现出与厚度近似成反比的非线性关系。我们认为垂直AMR的产生机制主要是由于Fe/MgO异质结不对称结构的界面Rashba自旋轨道耦合散射引起。该研究为实现基于绝缘体（Insulator）/铁磁金属（FM）异质结的自旋电子学器件提供了新的研究思路。（3）研究表明,由于存在织构相关的形貌尺寸效应,在纯的Ni或Co的薄膜当中电阻率的关系为ρtans>ρperp,其中ρlong、ρtrans和ρperp分别对应饱和磁场沿着纵向横向和垂直方向（相对于电流方向）时的电阻率。而在Pt/Co/Pt薄膜当中,ρtrans<ρperp,这种异常AMR被简单归结为界面效应。那么是否Pt引入的界面效应可以抵消GSE效应,该界面效应的机理仍有待进一步深入研究。基于此,本文对CoO/Co/Pt异质结薄膜的垂直AMR进行了研究,研究发现 CoO（3 nm）/Co（3 nm）/CoO（3 nm）薄膜和 CoO（3 nm）/Co（3 nm）/Pt（3 nm）薄膜的垂直AMR表现出相反的符号,该变化是由Pt的引入所致。对CoO/Co/Pt异质结薄膜的进一步研究发现,对于CoO（3 nm）/Co（3 nm）/CoO（t）/Pt（3 nm）薄膜和 CoO（3 nm）/Co（3 nm）/Pt（t）/CoO（3 nm）薄膜而言,通过改变插层厚度可以实现垂直AMR的调制,包括幅值及符号。自旋相关的输运性质和XPS研究结果表明,Pt层引起的调制机能是由磁近邻效应、界面散射及氧离子迁移共同作用导致。本文研究对于加深对于自旋电子学器件诸如磁随机存储器（MRAM）中异质结磁电阻的理解具有重要的指导意义。