作为一种具有良好应用前景的自旋电子材料,具有室温隧道磁电阻效应的纳米颗粒复合薄膜受到了越来越广泛的关注。对于纳米颗粒复合薄膜而言,金属含量、尺寸分布、磁性金属价态等因素对材料中电子传输过程有着重要的影响。调整制备条件和后处理工艺,可以实现材料微观结构和相对含量的调控,这对于改善自旋电子材料的隧道磁电阻性能有着十分重要的意义。本文通过磁控共溅射的方法制备了Co-TiO2纳米颗粒复合薄膜。通过溅射功率、基底温度、溅射气氛、气体压强等参数,对材料的微观结构、电学、磁学性能及其相关电子传输机制进行了研究;系统分析了测试偏压、测试温度对材料电子传输过程的影响,并定量计算了低温下电子隧穿机制影响因素;进一步揭示了在该材料体系中磁学性能与电学性能、微观结构与电子运输过程之间的关系。其主要结论如下:（1）薄膜是由非晶态TiO2基体和弥散分布其中的hcp结构的晶态Co纳米金属颗组成的,通过金属含量的增加和基底温度的升高能明显提高材料中金属Co的结晶度。（2）通过溅射功率和基底温度的调节可以明显改变薄膜的微观结构,进而通过薄膜中磁性相含量、金属颗粒尺寸、颗粒分布状态的变化对材料磁学、电学、磁电阻性能产生影响。（3）基底温度的增加使得薄膜中金属颗粒逐渐长大,在不改变磁性金属相对含量的前提下,对应的饱和磁化强度性能提高了230%。（4）测试偏压和测试温度对纳米颗粒复合薄膜的电子传输过程有着重要的影响,通过测试偏压和测试温度的增加,电子有逐渐从隧穿机制向高阶非弹性跳跃机制转变的趋势。（5）薄膜在低温下存在的自旋相关共隧穿现象,使得磁电阻与测试温度呈高度依赖关系,最终在2 K下测得了高达30%的隧道磁电阻。并且在低温下,电子间接交互作用和库伦相互作用对电子隧穿过程起着重要的作用。