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以自旋作为信息传递和存储的新一代电子技术将有利于突破以半导体技术为核心的信息存储领域的瓶颈。与自旋流相关的输运现象是自旋电子学领域的研究重点,而近年来因纯自旋流不会携带净电荷流和产生奥斯特杂散磁场的优势开展的研究引起了人们极大的关注。利用自旋流驱动自旋电子学器件中的磁性记录层磁化强度翻转的研究需要我们深入了解与自旋流相关的磁性和自旋弛豫机制。相比于多晶、非晶的纳米异质结,外延磁性纳米异质结因为具有明确的晶体取向、较少的杂质和缺陷,所以该体系是研究自旋动力学和自旋流相关输运性质的最佳选择,也更利于研究与自旋输运相关的物理机制。可产生纯自旋流的Pt是研究最广泛的材料之一,这归因于其较强的自旋轨道耦合效应和相对较低的电阻率,从而最大限度地降低了异质结中的焦耳热和电流分流效应。而目前的研究方向主要集中在多晶相Pt中产生的自旋流。本论文主要研究了在具有垂直磁各向异性和面内磁各向异性的异质结中自旋流的传输与外延Pt晶向之间的依赖关系,具体内容如下:（1）利用直流磁控溅射在（111）和（001）单晶MgO衬底上制备了具有垂直磁各向异性的MgO/Pt/Co/Ta异质结。高分辨X射线衍射技术表明MgO（111）/Pt/Co/Ta异质结中Pt为（111）取向的单晶fcc结构,外延关系为Pt（111）[110]//MgO（111）[110]。而MgO（001）/Pt/Co/Ta异质结中Pt为具有（111）和（001）择优取向的多晶fcc结构,并且在两个系列的样品中均未探测到Co和Ta的衍射峰。利用二次谐波霍尔电压测试方法表征了电流沿不同Pt晶向时,MgO/Pt/Co/Ta异质结中自旋轨道矩的大小和相应的自旋霍尔角(?SH)。当电流平行于MgO（111）/Pt/Co/Ta异质结样品的MgO[112?]晶向（MgO[11?0]）时测得的?SH等于0.057?0.008（0.083?0.008）。对于Pt为多晶结构的MgO（001）/Pt/Co/Ta异质结样品,当施加的电流平行于MgO[100]（MgO[010]）晶向时测得的?SH等于0.048?0.008（0.051?0.01）。独立地实现磁化强度完全翻转的临界翻转电流密度的测试结果从另一方面验证了单晶Pt的自旋霍尔角在不同晶向确实不同。该实验结果表明单晶Pt的自旋霍尔角与晶向有明显的依赖关系,这对理解和设计基于SOT的自旋电子学器件有重要的意义。（2）采用射频磁控溅射技术在MgO（001）单晶衬底上外延生长了FeSi（001）/Pt（111）、FeSi（001）/Pt（001）、FeSi（001）/AlOx和FeSi（001）/Ta双层薄膜。利用高分辨X射线衍射技术获得了FeSi和Pt的外延关系:Pt（001）[110]//FeSi（001）[100]//MgO（001）[110]和Pt（111）[110]//FeSi（001）[100]//MgO（001）[110]。而FeSi（001）/Ta薄膜中Ta无明显的衍射峰,表明Ta为非晶结构。利用振动样品磁强计测试的角度依赖关系的静态磁性和电子自旋顺磁共振波谱仪得到的角度依赖的铁磁共振谱线均表明FeSi具有面内四重对称的磁各向异性,这与HXRD得到的FeSi薄膜具有外延立方结构是一致的,即FeSi薄膜中磁各向异性来源于FeSi的立方磁晶各向异性。由于重金属Ta和AlOx是非晶结构,因此具有各向同性的物理性质,然而FeSi（001）/Ta和FeSi（001）/AlOx的铁磁共振测试得到的阻尼是各向异性的,这表明自旋流从FeSi注入重金属Ta和AlOx层中时会存在各向异性的自旋流注入现象。这与FeSi具有立方各向异性密切相关。在MgO（001）/FeSi（001）/Pt（111）中利用铁磁共振技术研究了不同厚度的Pt（111）样品的磁性弛豫行为,参考MgO（001）/FeSi（001）/AlOx样品的各向异性阻尼后得到该体系中存在与Pt晶向相关的自旋泵浦导致的各向异性的磁弛豫机制。该结果定性地与垂直样品中得到Pt（111）具有各向异性的自旋霍尔效应的结果相一致。对相同结构的面内样品进行二次谐波霍尔电压测试获得的damping-like自旋轨道力矩也是各向异性的,进一步表明各向异性的磁性弛豫现象与单晶Pt的晶向相关。基于Kambersky微观模型、Elliott-Yafet散射理论和自旋轨道耦合理论定性地解释了各向异性自旋流的传输现象。