纳米结构中自旋相关的量子输运以及自旋动力学研究是凝聚态物理学中研究热点之一。近年来随着信息技术的飞速发展以及微加工技术的日趋成熟，半导体工业正在快速接近晶体管小型化的物理极限，电子的自旋自由度逐渐被人们重新认识和开发利用。人们希望能够利用电子的自旋来实现信息的传输与存储，以此来改善电子器件的性能，例如提高集成度、加快数据处理速度以及降低能量耗散等。因此，研究纳米结构中自旋相关的量子输运性质以及自旋动力学等既有基础研究的意义又有潜在的应用前景。本论文在Landauer弹道式量子输运的框架下，从以下几个方面开展磁纳米结构中自旋极化输运和自旋动力学的理论研究。　　第一，我们将准周期性引入一维纳米系统，研究电子在k组元Fibonacci(KCF)纳米线中以及Fibonacci铁磁金属/半导体级联异质结中的自旋极化输运性质。研究表明，电子在准周期纳米线中形成能带结构并出现共振透射，随着结构中组元数k的增加，带隙展宽。当入射电子能量在共振能量附近时，电荷密度分布表现出扩展态;而当电子能量远离共振能量时，电荷密度分布表现出局域态。进一步通过分析其透射谱的奇异性，揭示KCF纳米线中电子输运具有复分形性质。另一方面，在Fibonacci铁磁金属/半导体级联异质结中，自旋向上和自旋向下电子的透射由于Rashba自旋-轨道耦合形成不同的带结构，并且这些自旋相关的带结构表现出自相似性。由于结构中的准周期性，自旋向上和自旋向下电子在带隙中出现多个透射峰，因此自旋极化具有多次翻转的特性。研究还发现，在共振透射处，电导来自于其中一种自旋电子的贡献。这些研究结果为设计自旋滤波、自旋开关等新型电子器件提供了独特的思路。　　第二，我们研究具有自旋-轨道耦合效应的二维半导体超晶格中能带结构和自旋极化输运性质。首先，我们在半导体二维电子气中构造了自旋-轨道横向超晶格，分布周期性排列的二维方势阱阵列。在Landauer弹道输运框架下，我们研究了该系统的能带结构、电导、自旋极化率以及自旋相关的电荷密度分布。研究表明，电子能带形成微带结构，由于Rashba自旋-轨道耦合，能级发生分裂。从而在这个既不包含磁性材料也没有外磁场作用的系统中，我们也得到自旋极化的电导。并且，通过调节自旋-轨道耦合强度，自旋极化率可以达到较高的值。此外，我们计算得到了系统中自旋相关的电荷密度分布，该分布清晰地展现出产生自旋极化电导的物理图像。其次，研究还发现一旦我们在该系统中加入了外磁场，自旋向上和自旋向下电子的电导曲线向相反方向偏移，从而在这个系统中得到高自旋极化率和完全自旋极化的电导。电荷密度分布给出了清晰的自旋滤波图像。这些研究结果在研制自旋量子器件和自旋滤波器件方面有潜在的应用前景。　　第三，我们研究铁磁纳米结构中磁涡旋在脉冲磁场驱动下的关联动力学过程。我们将两个方形坡莫合金纳米盘置于坡莫合金薄膜之上，形成中间关联薄层。研究表明，该结构的初始平衡态在两个方形坡莫合金纳米盘中分别形成磁涡旋;由于引入了中间关联薄层，在纳米盘中间区域连接处出现面外磁化分量;当中间层厚度发生变化时，磁涡旋的初始极性分布为全部向上或者全部向下。进一步研究发现，如果施加一个面内的磁场脉冲，磁涡旋中心会远离平衡位置并围绕其转动;当脉冲磁场强度达到翻转场阈值以上时，两个纳米盘中磁涡旋极性发生交替翻转;在某些特定脉冲强度下，会出现两个磁涡旋的翻转不同步的现象。从而我们在此结构中通过对脉冲磁场的强度调节实现了独立调控两个纳米盘中磁涡旋。　　通过以上几个方面的研究。我们揭示了几种低维磁纳米结构中自旋极化输运性质和自旋动力学，取得了一些有意义的结果。例如，发现了准周期金属纳米线中电子的共振透射，揭示出准周期铁磁金属/半导体级联异质结中自旋相关带结构和自旋极化电导;又如，发现了具有自旋-轨道耦合效应的二维半导体超晶格中自旋劈裂的能带结构，并探讨了其中的自旋极化输运性质，给出了产生自旋极化电导的物理图像;再如，发现了关联方形铁磁纳米结构中磁涡旋极性在脉冲磁场下发生翻转，由于结构引入的磁化不对称性分布，实现了两个纳米盘中磁涡旋的独立调控。这些研究结果为基于自旋电子学的新型材料和新型器件的研制提供了理论依据，为实现量子调控开拓了思路。