有机自旋阀器件是有机自旋电子学重要的研究对象之一。经过科研工作者的不懈努力,人们已在有机自旋阀器件的自旋注入、操纵和检测等研究方面取得了显著的进展。但是有机自旋阀的研究仍处在起步阶段,在广泛应用之前,仍有许多问题尚待解决,例如自旋阀的磁电阻一般具有强烈的温度依赖性,有机磁电阻效应往往随温度升高急剧地减小;如何获得高质量的有机/磁性金属界面等等。针对这些问题,科研工作者必须寻找和选择合适的有机材料作为自旋阀器件的中间介质层,同时研究器件的有机薄膜的结构、电荷传输特性以及铁磁/有机界面性能等材料因素如何影响自旋阀器件的自旋传输行为,来提高有机自旋阀器件的性能,探索自旋电子在有机半导体材料中的传输机制。在本论文工作中,我们首先研究了有机富勒烯C60和C70制备的自旋阀器件。富勒烯材料在电学、磁学、光学等方面具有丰富的性质,而且由于氢元素的缺乏,比其他含有氢原子的有机半导体表现出更弱的超精细相互作用。C60分子也已经成功实现在室温下形状效应对磁电阻率的影响。作为富勒烯中的一员,C70可以近似看作在C60分子的赤道平面上加一圈正五边形。作为电子受体,同样可以用于自旋电子领域的研究。此外,我们发现目前报道的有机自旋电子器件中有机半导体层的结构主要是非晶态。非晶有机薄膜中分子的聚集状态是无序的,电子态局限在单一的分子上限制了载流子的注入。非晶态有机层应用在有机自旋器件中还会导致有机/磁性电极的界面处电导进一步失配,引起界面处较大的电子散射;同时,非晶态的有机层分子排布的位置无序引起的势垒和大量缺陷会加大电子在有机层中的自旋翻转,不利于自旋电子的传输。与非晶有机薄膜相比,有机单晶具有结构上的有序性、良好的热稳定性、高的载流子迁移率等特性。因此进一步研究在有机自旋阀领域具有应用潜力的单晶酞菁铜薄膜,研究衬底温度对其薄膜稳定的影响。取得如下主要研究结果:1.成功地制备出了富勒烯（C60和C70）自旋阀电子器件,其结构为MgO/Fe3O4/Al2O3/C60（or C70）/Co/Al。制备过程中我们通过原子力显微镜（AFM）、拉曼光谱以及综合物性测量系统（PPMS）等手段进行表征,发现在半金属电极Fe304和有机层之间引入薄的Al2O3界面层作为势垒层可以有效地改善电极和有机层电子传输率相差较大的问题,提高电子传输效率。发现两种自旋器件均存在自旋电子隧道磁电阻效应,而且直至室温磁电阻效应仍存在。证明富勒烯（C60和C70）材料是制备自旋阀的理想材料。2.我们发现在室温下,各层厚度均相同的C60和C70自旋阀中,两种材料的自旋阀的磁电阻率有明显差别,磁电阻相差大概一个数量级,C60和C70自旋阀的磁电阻率分别为3%和0.3%。对这种产生不同磁电阻效应的原因给予了解释,发现有机分子的各向异性会对磁电阻效应产生明显的影响。这有助于人们理解有机材料结构对自旋阀器件性能的影响。3.酞菁类分子半导体已广泛应用到非自旋器件,我们希望将酞菁铜作为有机材料引入到自旋阀器件中。酞菁铜具有α,β和γ等多种晶型,制备单一相的酞菁铜薄膜是实现器件制备的关键。我们首先制备了酞菁半导体粉末,通过X射线衍射证实为混相和多晶结构。通过不断优化酞菁铜薄膜生长条件,制备出了具有α结构的酞菁铜薄膜,X射线衍射表明薄膜沿单一晶向（200）生长。同时我们发现衬底温度达到200℃时,酞菁铜薄膜仍保持稳定的单一相。单相结构和高度的取向生长使α相酞菁铜薄膜成为研究自旋阀器件中电子传输特性的良好载体。同时,因为薄膜具有较高的热稳定性,酞菁铜作为有机层的自旋阀器件有望实现室温下良好的磁电阻效应。