硫系化合物相变材料已经由于其在相变存储器上的应用前景而受到了人们的广泛重视。硫系相变材料的晶态和非晶态的光学和电学性质有着很大的差异,同时,其晶态和非晶态之间可以完成快速而可逆的转换,这使得它可以被用于非易失性的相变存储器应用之中。最近相变磁性材料这一新概念被提出,它是通过将相变材料基质掺杂磁性元素,使得自旋注入到相变材料。这种新型相变磁性材料,除了光学和电学性质之外,磁学性质也能够通过相变进行调制,这使得相变材料多了一个可控的自由度。如果能够精确调控相变磁性材料的性质,那么它将会有许多有趣的应用,如多级存储器、集成逻辑器件、传感器及多功能自旋电子学器件等。相变磁性材料不仅具有相变特性,同时还具有半导体和磁学性质。Ge1-x Fex Te作为相变磁性材料的代表,在以前还没有过它进行过系统的研究。在本文中,我们将地对具有不同Fe含量的相变磁性材料Ge1-x Fex Te多晶薄膜以及Ge1-x Fex Te外延薄膜的制备、结构表征、电输运、磁化、电子结构等性质展开系统的研究。首先,不同Fe含量的Ge1-x Fex Te多晶薄膜的电输运行为被研究,Fe含量变化诱导的金属-绝缘体相变(MIT)被观察到。然后,为了寻求金属-绝缘体相变的解释,我对Ge1-x Fex Te多晶薄膜电子结构进行了研究,发现无序引起的Anderson局域化是晶态Ge1-x Fex Te薄膜中金属绝缘体相变的原因,随着Fe含量的升高,Fermi能级下移,当Fermi能级穿过迁移率边时,金属绝缘体相变发生。这项研究也展示出Ge1-x Fex Te薄膜的金属绝缘体相变是可以通过Fe含量变化实现调制的。为了更准确的研究Ge1-x Fex Te的磁性机理,我们利用脉冲激光沉积(PLD)在Ba F2衬底之上制备出了不同Fe含量的高质量的Ge1-x Fex Te外延薄膜,并对其磁化、电输运等性质进行研究。外延Ge1-x Fex Te薄膜的晶格结构为面心立方,在Ge1-x Fex Te薄膜中,对于Fe具有较高的固溶度(高于8%),当Fe含量x<0.08时,其晶格常数会随Fe含量的增大而减小,且呈单调线性减小的关系。我利用超导量子磁强计(SQUID)对Ge1-x Fex Te薄膜的磁化行为进行了研究,发现其磁性交换机制依赖于Fe的含量。当Fe含量为较低的2%时,利用分子场理论拟合,得出Ge0.98Fe0.02Te薄膜Curie温度Tc为160K,且磁性交换机制为长程的Ruderman–Kittel–Kasuya–Yoshida(RKKY)交换机制。且在低温下,Ge0.98Fe0.02Te存在着明显的磁各向异性,易磁轴沿垂直于膜面方向。而当Fe含量为较高的8%时,其磁性交换机制为自旋玻璃与长程的铁磁交换的共同作用,Curie温度Tc为170K,其磁性交换机制为自旋玻璃与长程的铁磁交换的共同作用。在2K时其磁化强度即使在2T的高外加磁场下也并未达到饱和;其场冷与零场冷变温磁化曲线出现分叉;在2K时薄膜存在交换偏置效应;在低温下存在剩磁弛豫现象,这些实验现象确认了在低温下Ge0.92Fe0.08Te薄膜中自旋玻璃相的存在。通过Ge1-x Fex Te薄膜的电输运行为的研究,我发现其电输运行为与磁性交换机制有着紧密的联系,这也使得对Ge1-x Fex Te薄膜的电输运行为研究也成为了对其磁性交换机制进行研究的重要手段。Ge1-x Fex Te薄膜为空穴导电性,且具有很高的载流子浓度(超过3×1020 cm-3),这为长程的RKKY交换机制提供了基础。在Ge0.98Fe0.02Te薄膜中,反常Hall效应被清晰地观察到,这说明了自旋极化的载流子在Ge0.98Fe0.02Te薄膜的铁磁机制中扮演着重要的作用,这也支持Ge0.98Fe0.02Te薄膜的铁磁性是本征的。此外,在Curie温度160K处,Ge0.98Fe0.02Te薄膜的空穴浓度达到最小值,这种巧合揭示了Ge0.98Fe0.02Te薄膜中铁磁机制与输运特性的紧密联系。对于Ge0.98Fe0.02Te薄膜的磁阻,观察到正负磁阻(MR)随温度的转变,这是自发磁化和热效应相互竞争的结果。对于Fe含量较高的Ge1-x Fex Te薄膜,其电输运行为有着不同的性质。Ge0.92Fe0.08Te薄膜电阻率在Tg~5K处出现极大值,表明自旋玻璃冻结温度为Tg~5K。Ge0.98Fe0.02Te薄膜的磁阻存在反常,其零场冷与场冷磁阻展示出明显的不同,这是由于自旋玻璃相是一种受挫现象,最终的状态和磁化过程紧密相关。零场冷磁阻对于不同的磁场方向是不对称的,且在低场段存在着很大的正磁阻,这是由自旋-转动(spin-flip)散射引起的。