自旋纳米振荡器是基于磁电阻效应和自旋转移力矩效应的一种新型纳米微波器件，它具有频率可调、纳米尺度、结构简单，并且易与标准硅工艺兼容等优点，在无线通信、微波源和微波检测等领域具有广泛的应用前景，已经引起人们广泛的研究兴趣。本文综合利用各种手段，开展了基于磁性隧道结的自旋纳米振荡器的制备与微波性能研究，主要研究工作概括如下:　　(1)开展了自旋纳米振荡器的微波发射性能的研究。设计并制备出一种基于自由层面内磁化、固定层垂直磁化的新型复合磁化结构的纳米磁性隧道结。研究了正负自旋极化电流对磁矩进动模式的影响，实现零磁场下的微波信号发射，电流对频率的调制能力达到1.39 GHz mA-1。自旋力矩铁磁共振测试表明，自由层磁矩做面内小角度振荡，动力学电阻变化较小，单个器件微波输出功率达到6nW，线宽约100 MHz。在垂直磁化自由层器件中，采用注入锁相同步技术，输出信号的线宽可以降低8倍，微波发射性能得到明显改善。　　(2)设计并研究了一种基于自由层垂直磁化、固定层面内磁化的纳米磁性隧道结的微波探测性能。在外加直流偏置电流条件下，同时注入一定频率和功率的微波信号，该结构表现出优异的微波探测性能:在无需任何外加磁场的作用下，其探测灵敏度高达75，400 mV mW-1，远高于目前商用微波探测器。同时结合微磁学理论模拟和进一步的实验表征，证实了注入锁相同步是实现高灵敏度微波探测的内在物理机制。　　(3)基于自旋纳米振荡器的微波探测特性，我们设计和优化了不同自由层厚度的磁性隧道结，开展了自旋纳米振荡器在微波能量捕获方面的性能研究。实验证实，对于自由层磁矩倾斜于薄膜平面的结构，注入一定功率的微波信号，该结构表现出宽频微波响应特性，频率响应范围达到0.1 GHz-1.2 GHz，该现象可以用于将微波能量转换为直流信号。进一步实验证实，这种宽频微波能量捕获特性可用于纳米自供能器件，为黑磷纳米器件提供工作所需直流电能。