半金属-半导体异质结在自旋注入、p-n结以及磁随机存储中具有潜在的应用价值。近些年来,Fe₃O₄作为一种高居里温度,制备简单的半金属材料受到人们的广泛关注,而硅是现代工业生产中技术最成熟、应用最广泛的半导体材料;因此,由这两类材料组成的异质结在自旋电子学领域具有重要的研究价值。另一方面,半金属-半导体异质结的磁电阻常与半金属本征的磁电阻符号相反;异质结产生磁电阻的原因很多,包括双电流模型、界面、空间电荷效应等。引起Fe₃O₄基异质结磁电阻的原因有多种,因此我们在单晶Si基底上制备了Fe₃O₄薄膜并改变势垒材料,以研究势垒材料对异质结磁输运特性的影响。我们用直流反应磁控溅射以及射频磁控溅射法制备了Fe₃O₄、MgO基的Fe₃O₄/MgO、Fe₃O₄/MgO/Fe₃O₄异质结以及Fe₃O₄、Si基的Fe₃O₄/Si、Fe₃O₄/MgO/Si、Fe₃O₄/SiO2/Si、Fe₃O₄/MgO/SiO2/Si异质结,对其微观结构、界面成份、磁性及输运特性进行了系统研究。Fe₃O₄/MgO、Fe₃O₄/MgO/Fe₃O₄异质结的I-V曲线呈显著的非线性,并且没有整流效应,样品在低偏压时的导电机制为隧穿,高偏压时为热离子发射/扩散;磁电阻在～120 K时出现极值,并且和偏压有关,这种磁电阻与Fe₃O₄本征的磁电阻有关。Fe₃O₄/barrier/Si异质结的输运特性与势垒材料有关。Fe₃O₄/Si和Fe₃O₄/SiO2/Si异质结的磁电阻为正值,而Fe₃O₄/MgO（3 nm）/Si异质结的磁电阻为负值。负磁电阻与Verwey转变相关,在～120 K处会出现极值,而正磁电阻与Verwey转变无关。Fe₃O₄/barrier/Si异质结的磁电阻在电流很小时几乎为零,并随着电流的增大逐渐达到饱和。磁电阻随磁场不呈线性变化,随着磁场增大,磁电阻随磁场的增大率逐渐减小。Fe₃O₄/barrier/Si异质结的磁输运特性主要由界面处Fe₃O₄的自旋极化率决定,当Fe₃O₄界面处的自旋极化率与Fe₃O₄薄膜内部相同时,出现负磁电阻,当Fe₃O₄界面处的自旋极化率与Fe₃O₄薄膜内部不同时,出现正磁电阻。