在半导体制备工艺向14nm节点发展的过程中,基于多晶硅的传统存储技术逐渐接近其极限,需要探索新型的存储技术。自旋转移力矩磁随机存储器（STT-MRAM）因具有非易失、低功耗、高存储密度的特点而成为微电子学领域的研究热点。如何在器件尺寸持续微缩的同时维持磁性层的热稳定性是制约STT-MRAM商业化的关键问题。考虑到材料热稳定性对其垂直磁各向异性（PMA）的依赖,需要使用高PMA材料作为磁性层,或者设计MTJ膜层结构以提高PMA。借助电场辅助机制可以解决PMA引起的临界开关电流密度过高的问题。由于电场效应仅限于MTJ界面原子层,且界面特性对磁各向异性和场诱磁化翻转的影响随着单元尺寸的缩小愈发凸显,因此可使用界面工程对MTJ磁各向异性行为进行精确调控。本文通过第一性原理计算研究了MgO/Fe/Pt膜层结构的界面特性,基于自旋-轨道耦合的二阶微扰理论对计算得到的电子结构进行讨论,系统分析了铁磁层厚度和重金属夹层对MTJ磁各向异性的影响。一方面,研究了MgO/Fe/Pt界面模型的磁各向异性同铁磁层厚度的依赖关系。不同于其他界面模型,MgO/Fe₁L/Pt具有面内磁各向异性和更高的磁电系数,前者是因为费米能级处Fe原子(9²-²轨道态密度占据主导地位,后者是由于MgO/Fe界面和Fe/Pt界面的相互作用比较强。而界面模型的磁各向异性能（MAE）和磁电系数在铁磁层厚度增加时表现出的振荡现象可归因于界面间的耦合作用和界面原子的相对位置改变。另一方面,为获得更强的PMA,研究了重金属夹层对MTJ磁各向异性的调控。首先计算不同重金属材料作界面夹层时的MAE,发现Rh单原子层有助于提高PMA,通过电子结构分析进行解释。接着考虑重金属夹层位置的影响,结果表明金属夹层的位置不同会导致模型的MAE有很大差异,其中MgO/Fe界面是最优位置。最后通过对厚度梯度模型的计算,指出在一定膜厚范围内,插入Rh薄膜都可以改善模型的PMA。