磁性存储和磁性逻辑等自旋器件的核心在于自旋信息的传递,现有的自旋器件主要依赖金属中的传导电子。磁子是铁磁体中低能激发态的准粒子,每一个磁子携带一个普朗克常量-h的自旋角动量,因此同样可以作为自旋信息的载体。在金属中,传导电子自旋的输运通常伴随着电荷的移动;而在铁磁绝缘体中,通过磁子传递自旋信息这种方式,可以避免电荷流产生的焦耳热的影响,从而显著降低器件的功耗。本论文主要研究一类铁磁绝缘体/金属纳米异质结构中的自旋输运性质,研究内容主要包括以下五个部分:(1)研究了 CoFe204/Pt薄膜体系中的自旋霍尔磁电阻效应。通过测量磁圆二色谱得到Pt中通过磁近邻效应产生的平均磁矩小于0.004 μB/Pt,可以忽略不计;Pt电阻随CoFe204磁矩的角度依赖关系表明该体系的磁电阻满足自旋霍尔磁电阻机制,而并非传统的各向异性磁电阻。(2)研究了纯Pt、YIG/Pt和CoFe204/Pt体系中的Hanle磁电阻效应(HMR)。通过HMR与Pt厚度的依赖关系的拟合可以得到Pt中的自旋扩散长度和自旋霍尔角;通过HMR与磁场依赖关系的拟合可以得到Pt中的自旋寿命;并且通过对比纯Pt和YIG/Pt、CoFe2O4/Pt体系可以得到边界自旋积累和界面自旋流在HMR中发挥的作用。(3)通过NiFe/IrMn交换偏置体系研究铁磁金属NiFe中的逆自旋霍尔效应。交换偏置效应使NiFe和YIG的磁化翻转过程分开,通过采用纵向和横向的自旋塞贝克测量布置,这样分别与YIG磁化相关的逆自旋霍尔信号和与 NiFe磁化相关的反常(平面)能斯特信号同样可以区分开来;并且测量得到NiFe的自旋霍尔角的大小跟强自旋轨道耦合金属Pt接近。(4)在Pt/YIG/Pt垂直自旋阀结构中测量到磁子辅助的电流拖拽效应。实验发现磁子拖拽电压和注入电流成线性关系,室温下电流拖拽系数可以达到10-4量级;磁子拖拽电压与YIG磁矩满足Vt ∝ my2 的关系,其中my表示 YIG磁矩沿y轴的分量;电流拖拽系数满足T5/2的温度依赖关系;通过拟合电流拖拽系数与YIG厚度的依赖关系,可以得到YIG中的磁子衰减长度为38 nm。(5)通过温度梯度产生的自旋塞贝克效应,研究基于YIG/Au/YIG的纯自旋流驱动的自旋阀结构。平行态下通过该自旋阀结构的自旋流大于反平行态,可以通过顶部Pt层中的逆自旋霍尔电压测量(平行态电压V↑↑,反平行态电压V↓↑)。通过拟合(V(↑↑-V↓↑)/V↑↑与中间Au插层厚度的依赖关系,可以得到Au中的自旋扩散长度为15.1 nm;(V↑↑-V↓↑)/V↑↑比值满足T5/2的温度依赖关系,与理论上的铁磁体/非磁金属界面电子自旋与磁子自旋之间转换系数的的温度依赖关系一致。