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自旋整流,即通过铁磁体内部局域自旋的进动将动态电流转化为直流电信号,是目前铁磁共振直流电检测技术的理论基础。本论文系统地从理论与实验两个方面研究了单层铁磁金属材料中的自旋整流机制。我们发现,不仅各向异性磁电阻(AMR)可以实现自旋整流,铁磁金属材料中普遍存在的平面霍尔磁电阻(PHE)和反常霍尔磁电阻(AHE)也可以通过自旋进动将动态电流转化为横向(即霍尔方向)的直流电信号。考虑到微波磁场的矢量性,我们以电压信号的角度依赖关系作为关键,系统研究了不同微波磁场下不同磁电阻机制引起的自旋整流效应的特征。本论文不仅是一个单层铁磁金属材料中自旋整流机理较为全面的研究,还提出了以电信号强度的空间对称性来判别不同整流机制与驱动力矩的普适方法。具体的研究工作有：1)从理论上系统研究了单层铁磁金属薄膜中基于AMR、PHE、AHE三种效应的自旋整流机制。结合此三种物理效应与磁化强度动力学特点,通过联立求解描述磁化强度动力学的LLG方程与广义欧姆定律公式,建立了此三种效应的自旋整流理论。理论发现动态磁化强度分量诱导产生的动态磁电阻可以将铁磁体内部的动态电流转化为直流。由于此直流来源于外界微波与动态磁电阻的相互作用,基于此进一步提出了利用线型角度依赖关系来分离不同物理效应产生的直流电压信号,以及利用自旋整流方法探测局部区域的微波磁场方向。2)从实验上系统研究了不同微波磁场驱动下基于AMR、PHE、AHE的整流机制特征。为了避免PHE与AHE信号的混杂,我们基于坡莫合金(Py,Fe19Ni81)高磁电阻的特性,系统研究了AMR自旋整流与PHE自旋整流；同时基于CogoZrlo非晶磁性薄膜高反常霍尔效应的特征,系统研究了AHE自旋整流。另一方面结合共面波导器件的设计,重点研究了不同微波磁场方向驱动下这三种自旋整流机制的电压角度依赖关系,从而对我们提出的理论的正确性进行了直接验证。3)提出了以电信号强度的空间对称性来判别不同整流机制与驱动力矩的普适方法。由于电磁感应,自旋整流效应广泛地存在于与自旋动力学相关的各种效应中。所以如何在混杂信号中将不同机制的信号分离出来,是目前动态自旋电子学的一个难题。通过我们理论与实验的相互印证可以证明,整流信号的角度依赖特征是区分不同信号机制来源的最直接也是最主要的依据。