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尖晶石铁氧体MFe2O4(M=Fe、Co、Ni、Mn等)具有丰富多样的电学和磁学性质以及高居里温度等优点,成为磁(自旋)电子学的研究热点。对于不同的M离子,MFe2O4表现出不同的特性,如Fe304是半金属材料,MFe2O4(M=Co、Ni)是自旋过滤材料。我们利用反应溅射方法,制备了非磁性元素(Ti、Zn)和磁性元素(Co、Ni)掺杂的Fe304薄膜及其异质结,系统研究了它们的结构、磁性和电子输运特性。通过对非磁性元素Ti和Zn掺杂Fe304薄膜的研究,我们发现在较低的掺杂量下(x≤9%),外延TixFe3-xO4薄膜的晶格常数、饱和磁化强度和磁电阻均随Ti含量的增加而增大,这是因为Ti4+离子倾向于占据A位。第一性原理计算表明,TixFe3-xO4的自旋极化率仍然接近100%。在较低氧气流量下制备的外延ZnFe2O4薄膜表现出室温铁磁性和半导体导电特性,并且在75K和50kOe磁场下呈现-21.2%的磁电阻。外延ZnFe2O4薄膜较大的磁电阻来自尖晶石结构中阳离子无序和氧空位等引起的自旋倾斜。对磁性元素Co和Ni掺杂Fe304外延薄膜的研究发现,外延CoFe2O4薄膜中存在硬磁和软磁两相,软磁相来自薄膜与基底界面层及薄膜表面层,硬磁相则来源于除薄膜表面和界面以外的中间层。(100)和(110)取向的外延Co(Ni)xFe3-xO4薄膜均具有四重轴对称的各向异性磁电阻(AMR),(111)取向的外延CoxFe3-xO4薄膜具有六重轴对称的AMR,而在(111)取向的外延NixFe3_xO4薄膜中未观察到六重轴对称性的AMR。我们认为,四重和六重轴对称性AMR来源于薄膜的磁晶各向异性和反相边界的共同作用；Co掺杂增强了Fe304薄膜的磁晶各向异性,而Ni掺杂则造成Fe304磁晶各向异性的降低；所以(111)取向的CoxFe3_xO4和NixFe3_xO4外延薄膜表现出不同的AMR。此外,我们还发现MFe2O4(M=Co、Ni)薄膜具有室温电致电阻效应,高低电阻态比值为～9,并且能够保持200次重复测量。MFe2O4(M=Co、Ni)薄膜的电阻开关现象的物理机制是：薄膜内部的氧空位在偏压的驱动下向正负电极移动形成导电通道,导电通道的形成和断裂分别造成低电阻态和高电阻态。在外延NiFe2O4/Nb:SrTiO3异质结中,我们在低偏压(≤1V)范围内发现了整流效应和I-V回路,整流效应和I-V回路分别来自于热电子发射和界面电容效应。