写入方式为自旋转移矩（STT）和自旋轨道矩（SOT）的磁性存储器已取得了广泛的应用,其读写高效、非易失等优良特性引起了科研人员的关注。如何缩短器件开关时间、减少能量消耗和提高灵敏度等问题一直是人们研究的重点。在解决这些问题的思路中,磁性存储器的基本单元—磁隧道结（MTJ）各层材料的选择是其中重要的内容。本论文通过第一性原理结合非平衡格林函数（NEGF）理论研究方法,采用电子输运研究计算Bi2Se3-石墨烯异质结构。构建多层磁性薄膜的磁隧道结并进行LLG建模。另外,对写入方式为STT和SOT的磁隧道结进行了微磁学研究。主要的工作内容包括以下几个方面:（1）利用第一性原理和电子输运计算软件Open MX,计算了Bi2Se3-石墨烯异质结的能带和态密度,并结合NEGF理论研究方法计算了Bi2Se3-石墨烯异质结的电导、电流和透射系数等电子输运相关性质。研究表明,Bi2Se3-石墨烯异质结能带并未出现带隙。Bi原子和Se原子的s轨道、C原子的p轨道贡献了最高位的态密度能量,Bi原子、Se原子和C原子的p轨道贡献了异质结的价带态密度。电流和电导都集中在-0.1 e V至0.1 e V,沿费米能级对称分布,大的透射系数主要集中在3～4 e V之间,在3.3 e V附近透射系数取到最大,可达0.3。（2）构建了写入方式为STT的磁隧道结模型,对其LLG方程进行了研究分析。讨论了磁矩翻转的动态特性,并从能量角度对磁化翻转过程进行了分析,主要包括退磁场能和系统交换能。两项能量都呈现先上升后下降的趋势,表示两者都对磁化强度做负功,阻碍了磁化翻转的进行。通过输入不同的电流密度,研究了电流密度对器件开关的影响。研究表明,对于所构建的磁隧道结模型,越大的电流密度拥有更短的开关时间,同时也标志着适当增大电流密度可以有效增强磁隧道结的性能。但是电流密度达到一定阈值后,反而不利于磁矩状态的稳定。（3）构建了写入方式为SOT的磁隧道结模型,采用基于LLG方程的微磁学仿真软件,研究了磁隧道结中磁矩翻转的动态特性和能量变化规律。系统能量包括系统交换能、退磁场能和垂直各向异性能,磁矩的翻转离不开这些系统能量的变化。对上述能量的变化进行分析,揭示了不同垂直各向异性常数下磁矩稳定时系统各项能量的变化:退磁场能先与垂直各向异性常数呈正相关、系统交换能先与垂直各向异性常数呈负相关,再保持稳定;垂直各向异性能则先上升后下降,在Ku=0.6×10~6 J/m~3时会取到极值。另外,研究表明,垂直各向异性常数的取值也会影响磁矩的翻转情况,在0.7～0.9×10~6 J/m~3才能正常翻转,否则无法翻转且呈现不同状态。