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作为一种强抗氧化的亚铁磁性材料，M型六角晶系磁铅石铁氧体薄膜具有高单轴磁晶各向异性、较高饱和磁化强度(Ms)、化学性质稳定、机械强度良好以及经济实用等优良特性，因此在磁电功能材料与器件方面被广泛应用。作为一种典型的磁性绝缘体，尖晶石型铁氧体在高效节能自旋电子器件领域具有潜在应用。在自旋电子学中，自旋被作为信息储存和传输的载体，自旋流的产生、操纵及探测始终是实现自旋电子器件的最基本和最关键的技术问题，因此探索氧化物基自旋输运具有重要意义。本文以锶铁氧体与钴铁氧体磁性薄膜材料为研究对象，从材料性能和相关物理基础方面分别研究了离子取代、热处理工艺、厚度效应对锶铁氧体薄膜垂直磁各向异性的影响规律和作用机理，并对基于钴铁氧体薄膜的自旋霍尔器件进行了探索。 本研究主要内容包括：⑴采用射频磁控溅射镀膜技术，结合热处理工艺，在遵循离子数平衡、电价平衡和半径近似三原则的基础上，将LaCo联合取代应用于锶铁氧体薄膜，制备出了具有优异c轴垂直取向、高垂直磁各向异性的铁氧体磁性薄膜。具体探讨了不同Fe/Co比对锶铁氧体磁学性能的影响。研究表明La3+-Co2+联合取代在没有降低薄膜剩余磁化强度(Mr)的基础上，显著提高了矫顽力(Hc)；当Fe/Co=2.9时，Hc⊥=5354 Oe；单晶Al2O3(001)基底有助于降低锶铁氧体薄膜表面粗糙度，减小晶粒大小，并促使晶粒尺寸分布更加均匀。⑵基于第一性原理计算了LaCo联合取代对锶铁氧体薄膜结构参数和磁矩的影响。结果表明在La(Sr)Co(Fe)晶胞构建中，当Co2+取代Fe3+磁次晶格点阵2a晶位时，体系能量最低；Co2+取代量达到一定量后，优先占据Fe3+磁次晶格点阵4f2晶位，从而导致整个体系Ms和Hc的提高。⑶研究了热处理工艺对锶铁氧体薄膜微结构和磁学性能的影响规律。结果表明：溅射沉积过程中不加热，后退火800℃时，只出现微弱的(001)织构，且薄膜样品垂直和平行外加磁场方向的Hc和剩磁比都比较低；加热温度为400℃，后退火800-900℃时，锶铁氧体薄膜具有高c轴垂直膜面取向度与盘状晶粒形状，Hc⊥=4148 Oe,剩磁比S⊥=0.89。⑷研究了亚微米范围内锶铁氧体薄膜的厚度效应，解析了厚度对微结构和磁化翻转特性的影响规律。随着膜厚的增加，晶粒尺寸增大；(001)择优取向随着厚度的增加先增强，之后由于(001)取向晶核数量的减少而随之减弱。当膜厚 t≤110 nm时，锶铁氧体薄膜晶粒边界不清晰，粗糙度较高，呈现成核磁化翻转模型；当膜厚t＞110 nm时，锶铁氧体薄膜结晶良好，(001)择优取向明显，磁晶各向异性能较大，Hc明显增加，呈现畴壁钉扎或Stoner-Wohlfarth模型；当膜厚t=300 nm时，Ku⊥=1.76×106erg/cm3，Hc⊥=2870Oe。⑸探究了外延生长的尖晶石型铁氧体磁性薄膜CoFe2O4源于不同应力引起的磁各向异性差异。微观结构和磁学性能测试结果表明：在 SrTiO3(100)基底上外延生长的CoFe2O4薄膜受到压应力，表现出了c轴取向、岛状生长模式，表面形貌较为粗糙，具有垂直磁各向异性(Hc⊥=1265Oe,Hc∥=253 Oe)；与之相对应地，在MgO(100)基底上生长的薄膜由于受到拉应力，表现出了c轴取向、层状生长模式，没有呈现磁各向异性。⑹探索了钴铁氧体基薄膜的磁性绝缘特性及自旋霍尔输运。将尖晶石型铁氧体磁性薄膜CoFe2O4与具有负自旋霍尔角的非磁性金属Ta异质外延构建Hall bar，基于室温下电阻率随磁场变化(ρ- H)以及电阻率随不同角度、不同方向的旋转场测试(ρ–α,ρ–β,ρ–γ)，证实了Ta/CoFe2O4室温下的新型磁阻现象——自旋霍尔磁阻(SMR)的存在。