单个自旋的探测和操控对于以自旋为基础的量子信息和量子计算具有重要的意义，但目前仍是一个极大的挑战。本论文主要研究单个电子自旋拉莫尔进动的探测和操纵，提出了利用自旋极化的隧穿电流探测单个电子自旋拉莫尔进动的实验方法;设计了一台具自旋极化和电子自旋共振功能的扫描隧道显微镜系统，并开始了初步的搭建工作。具体内容主要分成两个部分。　　1.提出了一种利用自旋极化的隧穿电流探测单个自旋拉莫尔进动的实验方法。理论计算表明，使用自旋极化方向和外加磁场方向垂直的极化STM针尖来探测样品表面的顺磁性自旋中心，可以得到拉莫尔进动的射频信号，信号的信噪比相比普通的电子自旋共振扫描隧道显微镜有数量级的提升。通过磁场或微波场的调制，可以实现对单个自旋态的操纵，从而测量单个自旋量子态的纵向自旋弛豫时间T1。通过隧穿电流的功率谱密度谱中共振峰的半高宽可以得到横向自旋弛豫时间T2。利用这一方法，还有可能获得核自旋量子态的信息。　　2.设计和搭建自旋分辨扫描隧道显微镜系统。这一系统结合了自旋极化功能和电子自旋共振探测功能，是研究单自旋的重要实验设备。设计并加工测试了系统的三个超高真空腔体:STM腔体、样品准备腔体、MBE腔体。研制了杜瓦式液氦低温恒温器，并完成了低温测试。设计、制作、并测试了超导电磁线圈，线圈磁场满足实验要求。研制了样品加热器，针尖加热器，及磁性薄膜蒸镀系统。设计样品传送系统并完成了该系统的组装。完成了扫描隧道显微镜扫描基座的设计和加工。