在自旋电子学领域中,由于磁性隧道结有潜力成为下一代磁性随机存储器（MRAM）的基本元件,因此是近些年的研究热点。传统磁性隧道结的势垒层通常是由Al2O3、Mg O等氧化物制备的。但是,制备氧化物势垒层磁性隧道结的工艺复杂,成本较高。单晶二维材料简单易制备的特点可为制备低成本的磁性隧道结提供一个新途径,因而人们对单晶二维材料势垒层磁性隧道结进行了广泛的研究。研究发现,单晶二维材料势垒层磁性隧道结的温度特性与传统的Mg O基磁性隧道结的温度特性有所不同,其TMR随温度非单调变化。该现象在理论上亟需得到解释。因此,本文基于光学方法和金属-势垒-金属隧穿理论构建了单晶二维材料势垒层磁性隧道结的理论模型,并利用该模型研究了石墨势垒层磁性隧道结和MoS2势垒层磁性隧道结的温度效应。主要研究成果如下:1.在普通铁磁电极情形下,石墨势垒层磁性隧道结和MoS2势垒层磁性隧道结的隧穿电阻RP、RAP和TMR均随温度振荡,物理上,这来源于电子被周期性势垒散射后各分波之间的干涉效应。此外,本文还研究了晶格畸变对单晶二维材料势垒层磁性隧道结温度效应的影响,研究表明:应变和缺陷浓度越大,RP、RAP和TMR对温度越敏感;回复温度越大,RP、RAP和TMR对温度越不敏感。这是因为:应变和缺陷浓度越大时,势垒层周期势对温度越敏感;而当回复温度越大时,势垒层周期势对温度越不敏感。2.本文研究了普通铁磁电极参数对石墨势垒层磁性隧道结和MoS2势垒层磁性隧道结温度效应的影响,研究表明:石墨势垒层磁性隧道结的RP随铁磁电极化学势μ和半劈裂能Δ下移,RAP和TMR随μ下移,随Δ上移;MoS2势垒层磁性隧道结的RP随μ和Δ上移,RAP和TMR随μ下移,随Δ上移。这是因为:不同的μ和Δ会导致费米面附近的能带态密度发生变化,进而影响隧穿电流的大小。3.本文研究了普通铁磁电极情形下,温度对石墨势垒层磁性隧道结和MoS2势垒层磁性隧道结厚度效应的影响,研究结果表明:RP、RAP和TMR的振荡周期和幅度随温度增大而减小。另外,本文还研究了应变、缺陷浓度和回复温度对两种磁性隧道结厚度效应的影响。研究结果表明:当应变增大时,RP、RAP和TMR的振荡周期和幅度也随之增大,当缺陷浓度和回复温度增大时,它们的振荡周期和幅度几乎不变。这是因为:相比于缺陷浓度和回复温度,势垒层周期势对应变更敏感。4.与普通铁磁电极情形不同,在半金属铁磁电极情形下,石墨势垒层磁性隧道结和MoS2势垒层磁性隧道结的RP随温度振荡,RAP随温度单调递减。这是因为:半金属铁磁电极的半劈裂能Δ大于化学势μ,进而导致反平行通道的p-分波和q–分波为衰减波,所以各分波之间的相干不再引起隧穿电阻的振荡。此外,温度越高,隧穿周期势越大,则分波跃迁获得的能量越高,进而使得对反平行隧穿电导有贡献的电子增多,所以RAP越小。