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MgO基磁性隧道结（MTJs）是自旋电子学领域的应用热点,促进了自旋电子学器件的发展,但MgO磁性隧道结理论值和实验值仍然有差距,其隧穿磁电阻效应（TMR）仍有待研究。本文给出磁性隧道结的工作机理,理论分析MgO磁性隧道结中元素扩散氧化和界面结构等因素对隧穿磁电阻效应的影响,研究磁性隧道结缓冲层、自由层和势垒层的表面形貌和制备条件。为提高MgO磁性隧道结的TMR比值,研究了两种类型的三明治结构MgO磁性隧道结,一种为EBSV型,采用Ir Mn作为钉扎层来固定一个铁磁层的磁化方向;另一种为PSV型,该隧道结取消钉扎层,通过铁磁层厚度来调制矫顽力大小,并利用Pt金属插层来改善MgO磁性隧道结的界面结构,来提高TMR比值。在此基础上优化了MgO磁性隧道结的制备条件和加磁退火处理工艺,利用微电子工艺完成MgO磁性隧道结的4英寸晶圆制作,并进行无磁化封装和测试分析。在室温条件下,采用半导体参数测试仪和高低温霍尔效应测试系统研究两种类型的MgO磁性隧道结的I-V特性和磁阻特性。结果表明MgO磁性隧道结具有一定的隧穿磁电阻效应,EB-SV型MgO磁性隧道结的TMR比值约为20%;并且相对于传统的EB-SV型MgO磁性隧道结,PSV型MgO磁性隧道结的TMR比值约为62%;带有Pt插入层的PSV型MgO磁性隧道结隧穿磁电阻效应更为显著,TMR比值约为91%。结果表明取消钉扎层Ir Mn和加入Pt插层使CoFeB/MgO/CoFeB磁性隧道结的隧穿磁电阻效应有一定的改善,提高了TMR比值,为MgO磁性隧道结的研究奠定基础。