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自旋电子学器件由于结合了电子的电荷和自旋的属性,比传统半导体器件具有更快的运算速度、更低的功耗和更高的集成度,因而具有巨大的应用前景。探索和制备具有室温下高自旋极化率的材料、具有室温铁磁性的磁性半导体材料等成为自旋电子学器件发展的关键,本论文分别围绕这两方面开展材料的制备和研究工作。用脉冲激光沉积(PLD)法分别制备了γ’-Fe4N材料和纯缺陷诱导的MgO、Sn02磁性半导体材料,并对它们的结构和磁性能进行了较系统的研究。γ’-Fe4N在理论和实验上被证明是一种高自旋极化率材料,在自旋电子学器件中有潜在的应用前景。通过引入反应气体,PLD法可以方便的实现在非平衡条件下制备多种复杂的氧化物和氮化物薄膜。本文利用PLD制备单相γ’-Fe4N薄膜,研究发现缓冲层材料种类及其制备条件均对其上沉积的Fe-N薄膜的相形成和磁性有重要的影响。首先,8mTorr氮压下,在长有热氧化硅层硅片上于200℃沉积温度获得了单相γ’-Fe4N薄膜。而相同氮压下,在长有MgO缓冲层的Si片上形成的是γ’-Fe4N与a-Fe的混合相。磁性能测试显示室温沉积的MgO缓冲层上生长的样品的Ms值为1713emu/cm3,而相同条件下在600℃沉积的MgO缓冲层上生长的样品的Ms值为1441emu/cm3。并且,研究发现17mTorr氮压是在MgO缓冲层上生成单相γ’-Fe4N的最佳氮气气氛压力。然后,在17mTorr氮压下,研究发现MgO缓冲层的沉积温度对上面生长的单相γ’-Fe4N薄膜的结构及磁性能有重要的影响。在室温制备的MgO缓冲层上生长的γ’-Fe4N薄膜呈现面内磁各向同性,而在600℃下制备的MgO缓冲层上生长的γ’-Fe4N薄膜呈现面内磁各向异性。分析是由于高温下制备的(001)织构MgO缓冲层可以诱导其上生长的γ’-Fe4N薄膜外延形成(001)取向的双轴织构从而表现出面内磁各向异性。研究表明通过改变MgO缓冲层的制备温度可用来调控y’-Fe4N薄膜的面内磁各向异性性能,这为其在自旋电子器件应用提供指导。另一方面,用PLD法制备出纯缺陷诱导的MgO、SnO2磁性半导体并对及其d0铁磁性及来源进行研究。通过对不同温度下制备的MgO薄膜磁性能的研究,发现随温度的升高,样品磁性能逐渐降低直至转为抗磁性,室温沉积的MgO薄膜具有最强的铁磁性,Ms值为8emu/cm3。而当沉积温度升高至300℃时制备出的MgO薄膜显示抗磁性。真空和氧气下分别热处理后磁性能均急剧下降,进一步说明结晶性对MgO薄膜磁性有重要影响。XPS与PL分析表明低结晶度的样品中存在更多的Mg空位导致了铁磁性增强,进而建立了MgO薄膜的铁磁性、Mg空位和结晶性三者之间的关联。通过对不同氧压下室温沉积的非晶MgO薄膜的磁性能研究,发现不同氧压制备的非晶MgO薄膜都呈现Mg缺失的非化学计量比特征,且磁性随氧压的变化而变化,MgO薄膜中Mg空位与磁性能随氧压的变化趋势是一致的,证明了非晶MgO的磁性来源是非化学计量比效应与Mg空位诱导。本研究得出了Mg空位是MgO薄膜磁性来源的结论,通过改变温度和氧压实现对MgO薄膜磁性调控为d0铁磁的研究奠定了一定的实验基础,且有望在未来的自旋基器件中得以应用。研究发现在不同温度下沉积的Sn02薄膜的磁性能随着制备温度的增大先下降后增大。结合PL分析表明,在制备温度升高的过程中,缺陷对薄膜磁性的影响有两方面,一方面低温生长的薄膜结晶度低,薄膜内存在大量氧空位,导致了薄膜较高的磁性,另一方面随着温度升高,结晶度升高,薄膜内部缺陷减少,但是薄膜表面氧缺陷增多,使得薄膜磁性增强。在不同氧压下沉积的Sn02薄膜的磁性能随着氧压的降低而增大。通过对0.51nTorr下沉积的样品真空热处理前后磁性能和PL分析后发现,真空热处理造成表面氧空位缺陷增多。本研究证明Sn02薄膜的d0铁磁性来源于其内部深束缚的Vo+以及表面的Vo。