本文的工作主要分成四个部分：(1)Mn纳米团簇在Si(111)-7×7再构表面上的可控生长；(2)MnSi超薄膜中维度降低诱导的金属-绝缘体转变；(3)MnSi薄膜中应力诱导的TC增强；(4)Fe、Co纳米线的制备与磁性研究。　　 (1)Si(111)-7×7再构表面原子形成两类不同的三角形半单胞，即有层错的半单胞和没有层错的半单胞，利用Si(111)-7×7再构表面边界的量子受限效应可制备尺寸分布均匀的磁性量子点。通过自组装的方法，在Si(111)-7×7再构表面上生长得到了尺寸分布均匀的有序的Mn量子点。这种量子点对自旋电子器件有大的应用前景。从量子点的体积计算可以估计量子点大约含有6，7个原子。理论计算表明，这种含有少量Mn原子的量子点是铁磁性的。所以，这种分布均匀的Mn量子点对高密度信息储存有很大的意义。利用原位扫描隧道显微镜深入研究了磁性金属/半导体界面结构和原子排布与生长工艺的关系，并利用动力学Monte Carlo模拟，系统研究了沉积速率和衬底温度对择优占位的影响。实验发现在低速流，热力学因素对生长起主要作用，通过精确控制生长条件，几乎所有均匀的Mn量子点择优占据有层错半单胞而形成三角对称的排列。随着沉积速率的增加，越来越多的Mn量子点占据没有层错半单胞而逐渐形成蜂窝状结构。通过控制生长速率和基片温度，我们可以在原子尺度下实现尺寸分布均匀Mn量子点的可控生长。　　 (2)自旋电子学目前最迫切解决的关键问题之一是如何提高自旋从磁性金属到半导体的注入效率。由于磁性金属与半导体存在非常大的晶格失配和电阻率失配，导致自旋在界面处发生强烈的反射和散射，从而很难有效地注入到半导体中。磁性半导体由于有可能成为一种自旋注入源而得到广泛的研究。国内外绝大多数的研究都是通过在半导体中掺杂少量铁磁性的金属粒子来获得稀磁半导体。　　 局域化标度理论认为在二维系统在零磁场下不存在金属态。所有载流子在绝对零度时局域在无限大的二维电子体系中，电阻率在零度时为无穷大。随着温度的增加，电阻率随温度对数或指数减小。因此可以预期金属薄膜随厚度的变化会发生金属-绝缘体或半导体的转变。　　 为解决金属与半导体工艺结合和自旋注入等关键物理问题，笔者采用分子束外延技术，成功地在半导体Si衬底上外延生长出大面积具有原子尺度平整的超薄膜MnSi化合物。由于MnSi(111)原子间距离与Si原子间距离非常相近，可解决自旋注入遇到的晶格失配问题。另外，通过控制磁性金属或合金超薄膜的厚度使铁磁性金属转变为磁性半导体，解决自旋注入所遇到的电阻率失配问题。发现MnSi超薄膜不但具有大的磁电阻效应。更为引人注意的是，笔者还发现随着MnSi超薄膜厚度的减小，其导电性能逐渐由铁磁性金属转变为铁磁性半导体，磁性和Hall测量表明在6个原子单层以下的MnSi超薄膜同时具有铁磁性和半导体特性。　　 (3)物质原子间距离影响着物质的物理、化学性质。通过改变材料原子间距离的方法可以改变材料性质。笔者首先在Si(111)-7×7再构表面上制备出了MnSi薄膜。由于Si原子最近邻距离大于MnSi最近邻距离，因此在MnSi/Si界面处形成张应力，使得MnSi超薄膜中Mn-Mn距离增大。利用同步辐射X射线掠入射衍射实验笔者精确的测量出了薄膜中晶格的变化。发现MnSi薄膜在垂直于薄膜表面方向上，晶格收缩；平行于表面方向上，晶格变大。薄膜居里温度通过电和磁测量定出。实验表明，MnSi薄膜中的晶格比快体材料的晶格大，在高覆盖度时，其居里温度为50K，远高于体材料的居里温度(29K)。　　 (4)利用单晶衬底沿一定角度斜切可以获得高密度的平行的原子台阶，由于沉积在衬底上的原子在台阶处的能量低，容易在台阶处成核，可以沿着原子台阶形成一维纳米线或纳米链。为避免Fe与衬底Si发生剧烈反应，笔者先在4度斜切的Si(111)表面上制备了原子量级上平整的铅台阶。然后利用台阶诱导，成功制备出Fe和、Co磁性纳米线。原位表面磁光克尔效应测量表明，Fe纳米线具有台阶诱导的形状各向异性，易磁化轴在沿纳米线方向。