自旋电子学是磁学研究的前沿领域,它研究电子自旋对物质宏观特性的影响,它在学术界和工业界都有着广泛的关注。学术研究中,电子自旋是物质的基本属性之一,对电子自旋的研究有利于对物质微观本质的深入研究。工业上,自旋电子学通过对电子自旋的操控和检测可以设计出高速低功耗的逻辑及存储器件。近年来,随着自旋电子学与各领域的交叉应用显示出蓬勃的生命力与发展前景。自旋流和电流的相互转化在自旋电子学中占有十分重要的地位,通过电流与自旋流的转化使得电子自旋的操控和检测变得简单,目前主要有自旋霍尔效应和界面Rashba效应两种方法。它们被广泛应用于自旋电子学的各种研究中,如自旋霍尔磁电阻,自旋泵浦效应,自旋塞贝克效应,磁子输运,太赫兹发射等等。这些效应通常出现在磁性材料和非磁材料的异质结中,非磁材料一般是重金属,用来实现自旋流与电流的转化,磁性材料用来实现自旋流的产生,操纵,传播等。本毕业论文中,磁性材料主要选择了亚铁磁绝缘体YIG(Y3Fe5O12),反铁磁绝缘体NiO,铁磁金属铁镍合金Fe20Ni80（Py）三种,非磁材料以重金属Pt为主。绝缘体材料用脉冲激光沉积（PLD）生长,金属材料用磁控溅射生长,组装成异质结后研究了自旋流和自旋积累相关的效应。本论文的主要研究内容包括:1.在铁磁绝缘体/非磁金属的双层膜中发现的自旋霍尔磁电阻（SMR）是由于非磁层的自旋霍尔效应导致的,这需要非磁层是一定厚度的重金属。实际上,当在铁磁绝缘体和非磁金属之间的界面处存在Rashba型自旋轨道耦合相互作用时,也存在一种类似的新型磁电阻效应,我们称之为自旋轨道磁电阻（SOMR）。我们选择Cu/YIG体系来研究这种界面导致的磁电阻,通过用超薄Pt层增强Cu/YIG界面处的Rashba自旋轨道耦合作用,在Cu/YIG双层膜中首次观察到SOMR。通过一系列对比实验和理论分析,我们证明了这种磁电阻的确是界面Rashba引起的。2.铁磁金属存在各向异性磁电阻,如果铁磁金属界面存在Rashba效应,其磁电阻也会受到影响,称为各向异性界面磁电阻（AIMR）。我们选择铁磁金属Py通过界面修饰微量Pt的方法研究界面对各向异性磁电阻的影响,同时对Py/δPt/Al2O3样品进行自旋力矩驱动的铁磁共振技术（ST-FMR）测量分析界面Rashba导致的自旋转移力矩得到界面的Rashba耦合强度,结果表明AIMR与Rashba耦合强度之间存在正比例关系。此外,磁电阻的变化也说明通过界面修饰的方法可以定量调节铁磁金属的各向异性磁电阻。3.磁矩的自旋波激发被称为磁子,它是绝缘体中传递自旋角动量的重要形式,反铁磁材料中的磁子输运有着独特的性质。我们选择反铁磁绝缘体NiO并组装成Pt/NiO/Pt三层膜进行垂直薄膜面的磁子nonlocal输运研究。通过nonlocal的谐波测试技术,我们得到了NiO中磁子传播的特点:用磁场控制奈尔序进而影响反铁磁磁子输运效率,但需要较大阈值磁场。电注入自旋流导致的一阶信号主要与Néel矢量有关,当自旋极化平行Néel矢量时,磁子的传输效率最高。由于NiO良好的反铁磁性基本不存在净磁矩,自旋塞贝克效应导致的热磁子传输的二阶信号基本没有。4.铁磁/重金属结构中的太赫兹发射是超快自旋动力学中引人注目的发现。传统的电激发和热激发都不能在不施加大磁场的情况下使得AFM中有效地产生自旋流。在这项研究中,我们首次报告了反铁磁/重金属异质结构NiO/Pt中光激发超快自旋流引起的THz发射光谱。我们的实验结果表明THz发射与样品的方位角,激光偏振和NiO晶面取向密切相关,这种依赖性揭示了NiO中自旋动力学与光学过程之间的紧密关系,激光与NiO的二阶非线性差频激发（DFG）诱导了反铁磁NiO中的瞬时磁矩,激发的磁子向向邻近的非磁层注入自旋流,通过Pt层中的逆自旋霍尔效应转化为瞬时电流,进而探测到THz发射。