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磁性薄膜材料不仅被广泛用于光通信中的磁光调制器、光隔离器等，也是主要的磁记录薄膜介质，广泛应用于磁光信息存储。由于与半导体材料工艺相兼容，铁磁薄膜/半导体异质结成为半导体自旋电子器件领域中的重要材料。而且磁性异质结结构的界面问题及其超快磁化动力学过程研究对发展下一代新型自旋电子器件至关重要，因而在自旋电子器件中作为自旋注入源被人们广泛采纳的Fe/GaAs异质结构受到研究工作者的强烈关注。然而，人们对这种异质结构中的磁化动力学和磁阻尼过程还很少研究，尤其是在低温情况下更是鲜为报道。由于超快磁化动力学在基础研究和技术应用领域上的重要意义，本论文工作利用时间分辨磁光克尔技术结合时间分辨反射谱和稳态磁光克尔测量技术，在不同温度下开展了Fe/GaAs肖特基异质结中磁化动力学及电子弛豫动力学方面的研究。所取得的主要研究结果如下: 1.室温下激光诱导超快磁化动力学研究表明，我们用低于文献报道两个数量级的激光能量密度(1-10μJ/cm2)就可以激发Fe/GaAs异质结的磁化进动，这与通常铁磁薄膜材料中激光诱导所产生退磁和磁化进动的激发条件完全不同。与通常铁磁薄膜完全不同的光诱导磁化进动行为表明超快激光激发的Fe/GaAs肖特基异质结中瞬态光电流产生的平面有效磁场是产生超低功率密度激发磁化进动的原因。 2.我们在Fe/GaAs异质结中观测到巨磁线偏振二色性。通过适当的选择探测光的偏振态，可以有效的探测到泵浦光诱导Fe/GaAs异质结的面内磁化。这为我们提供了一个高灵敏的检测超低光泵浦磁光响应的有效方法。利用巨磁线偏振二色性，可以在不改变样品取向或光学检测几何配置情况下测量三维磁化矢量的运动轨迹，为研究铁磁薄膜异质结的超快磁化动力学过程提供了有力工具。 3.我们利用时间分辨磁光克尔技术并结合时间分辨反射谱测量，研究了不同温度下Fe/GaAs异质结构中的电子弛豫以及超快磁化动力学和磁阻尼过程，并对其本征和非本征磁阻尼物理机制进行了分析。结果表明Fe/GaAs异质结中有效吉尔伯特阻尼系数强烈地依赖于外加磁场的方向和强度，而相对磁化弛豫时间则是各向同性的。我们认为非相干自旋翻转散射是Fe/GaAs异质结中磁阻尼过程本征的主导机制，同时Fe/GaAs界面处缺陷引起的磁振子散射也是不容忽视的一个非本征磁阻尼机制。在较大的外加磁场（或者磁化进动频率）下可以获得Fe膜的本征阻尼系数。我们的结果有利于更好的理解铁磁性异质结构中的磁化弛豫过程，并激励更多的理论及实验工作者对温度依赖的磁阻尼过程进行深入研究，为实现基于铁磁薄膜的新型自旋电子器件奠定基础。