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本论文选择具有重要应用价值和基础理论研究意义的磁调制量子结构（即铁磁/非铁磁/铁磁异质结、铁磁/势垒/非铁磁/势垒/铁磁异质结）以及多臂量子环作为研究对象，针对其中的电子自旋极化输运现象、渡越时间、持续电流以及噪声等问题进行了较为系统的理论研究，揭示了一些新效应及其物理机制;旨在探索新颖的量子结构及其中的量子特性，为可能的新型量子器件的设计开发提供理论依据。论文工作得到的主要结论概述如下: (1)我们考虑了Rashba自旋轨道耦合效应，研究了含有铁磁/半导体/铁磁三终端异质结中准一维波导的自旋输运性质。该模型是计算自旋轨道耦合作用中被广泛采用的一种基本模型。我们发展了一维的量子波导理论同时将其应用到了三终端异质结中。渡越时间是一个很重要的物理量，它有助于人们认识量子隧穿现象本质，而且对理解和设计高速量子器件有着重要的意义。我们基于群速度的概念以及粒子流守恒法则，计算了自旋电子的渡越时间。计算结果表明:随着Rashba自旋轨道耦合的强度的增大，无论对于自旋向上还是自旋向下的电子，隧穿概率的相位都发生了变化。随着半导体长度的增加，自旋轨道耦合强度可以改变隧穿概率的相位。同时，随着半导体长度的增加，自旋电子的渡越时间并不是线性的增加，而是呈现了波状的增长过程。此外，随着自旋轨道耦合强度的增加，自旋电子的渡越时间也在增加。换句话说，自旋轨道耦合强度降低了器件反应的速度，阻碍了电子的运动。三终端异质结中的这些结论对于新型量子自旋电子器件的理解和设计是有益的。 (2)我们发展了一维量子波导理论同时将其应用到以薄绝缘体作为势垒的铁磁/半导体/铁磁异质结中。同时考虑了Rashba自旋轨道耦合效应和量子尺寸效应，基于群速度的概念以及粒子流守恒法则，我们分别计算了随Rashba自旋轨道耦合强度和半导体氏度变化的自旋电子渡越时间。结果表明，铁磁金属及半导体之间的势垒对自旋向上及自旋向下电子的隧穿概率特性都有着重要的影响。半导体长度的增加和Rashba自旋轨道耦合强度的增加对自旋电子渡越时间的影响与不考虑势垒的异质结的情况相类似，所不同的是势垒高度的增加也会使自旋电子渡越时间变长。换句话说，势垒的存在与Rashba自旋轨道耦合强度一样都降低了器件的反应速度，阻碍了电子的运动，延长了电子的渡越时间。而且，Rashba自旋轨道耦合强度和势垒对于自旋向上电子的影响要明显强于对自旋向下电子的影响。自旋隧穿进动时间方面的理解是量子力学隧穿中的一个焦点。这些结果对自旋电子学器件的影响在不久的将来就可能显现出来。 (3)考虑Rashba自旋轨道耦合效应的情况下，研究了电子隧穿多臂量子环过程中隧穿概率的特性以及持续自旋电流的性质。我们发展了一维的量子波导理论同时将其应用到了多臂量子环异质结中。我们发现磁场的存在使极化隧穿概率在磁通量反转上表现了非对称性，而Rashba白旋轨道耦合效应使极化隧穿概率在半导体量子环长度上表现了非对称性。同时我们也发现持续自旋电流可以由非对称量子阱产生的Rashba自旋轨道耦合效应引起。Rashba白旋轨道耦合决定了持续电流的方向，自旋轨道耦合效应可以增加或减少总持续电流。这些特征表明了由于Rashba自旋轨道耦合引起的有效磁通量同磁场引起的磁通量对量子环中的自旋电子的输运概率以及持续电流有着同样重要的影响。 (4)考虑Rashba自旋轨道耦合效应的情况下，研究了电子隧穿铁磁体/绝缘体（半导体）/铁磁体异质结时的噪声性质。在这里我们同时考虑了自旋极化自由度，量子尺寸效应和Rashba自旋轨道耦合效应。我们发展了一维的量子波导理论同时将其应用到了该异质结中。研究并分析了白旋极化电子Fano因子随自旋轨道耦合强度和半导体长度的变化，发现随着半导体长度的增大，无论是自旋向上还是自旋向下电子的Fano网子都呈现了振荡的特性。这些特性是同Egues et al.[181]的研究工作是一致的。因此，我们得出结论，自旋轨道耦合强度和半导体长度决定了自旋极化电子Fano因子。进一步，我们研究了自旋极化自由度对自旋极化电子Fano因子的影响，发现随着自旋极化自由度的增加，无论自旋向上还是自旋向下电子的Fano因子的峰值都变的越来越高。这些结论对于设计和理解通过噪声来测量Rashba自旋轨道耦合强度的量子自旋器件是有益的。