磁性隧道结在近二十年来一直都是凝聚态物理、信息工业和材料科学领域最火热的研究焦点之一。然而,由于对纳米尺度下的磁性隧道结实际发生的磁化动力学关键过程缺乏直观、准确的了解,使其在进一步微型化的工业应用过程中碰到了瓶颈。本论文拟通过高真空溅射结合聚焦离子束电镜刻蚀技术制备不同尺度、结构的Ni₇₅Fe₂₅薄膜单元作为磁性隧道结自由层的一部分,借助洛伦兹（球差）透射电镜/电子全息技术和超高速图像采集系统,通过利用实验室自主研发的纳米操纵器扫描电镜原位磁输运测量仪器原位施加磁场、实时观测Ni₇₅Fe₂₅薄膜阵列单元的磁化翻转的动态变化过程,系统研究边缘缺陷对其磁化翻转机制和自旋输运机制的影响,在纳米尺度上掌握磁性薄膜的磁畴结构、磁力线分布变化规律,为解决磁性隧道结微型化中各单元同一性差、写入临界电流密度过高等主要难题提供技术支持和理论依据。本论文的研究成果概括如下:（1）在实验室自主研发的基础上了改良了一种扫描电镜纳米操纵器原位磁输运测量仪,并对其技术性能进行了全面测试,纳米操纵器的移动范围可以达到14 mm,三维运动精度达到0.2 nm;磁化样品台的磁场和样品间夹角能以0.003°的精度在360度平面内任意旋转;磁化样品台可以在样品附近施加高达1800 Oe的磁场,并利用此设备研究了Ni₇₅Fe₂₅薄膜的磁阻特性。（2）通过高真空溅射结合聚焦离子束电镜刻蚀技术制备了具有不同尺度、结构的zigzag模型和多边形单元阵列模型的Ni₇₅Fe₂₅薄膜,借助洛伦兹（球差）透射电镜、实时观测Ni₇₅Fe₂₅薄膜纳米单元在原位加磁场诱导下磁化翻转的动态变化过程,用微磁学模拟手段,对畴壁翻转过程进行了模拟,通过研究边缘缺陷的影响,在纳米尺度上掌握了薄膜的磁畴结构,磁力线分布变化规律。研究发现,可以设置不同形状的钉扎来调控畴壁的形状及运动过程。该结果有助于解决磁隧道结单元在纳米尺度下边界条件对单元器件的钉扎影响。