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随着信息产业的飞速发展，磁性存储也正在经历日新月异的变化，特别是记录密度在逐年提高。在磁记录密度提高的过程中，铁磁(FM)/反铁磁(AFM)双层膜的交换偏置在其中起了重要的作用，它不仅是自旋阀巨磁电阻(GMR)材料的基本结构，也是目前广为关注的磁随机存储器(MRAM)的重要组成部分。本论文对FM/AFM 双层膜进行了研究，主要包括两方面的内容：一是研究了连续膜中铁磁/氧化物反铁磁之间界面以及反铁磁中掺杂金属颗粒对交换偏置的影响；二是对纳米结构阵列磁性膜的制备及其偏置效应进行研究。得到的主要结果如下：
一．铁磁/氧化物反铁磁之间的交换耦合
1．Co/Co3O4双层膜由于界面处原子扩散和化学反应生成了反铁磁材料CoO，使得在高于Co3O4的奈尔温度而低于CoO的奈尔温度的情况下，出现偏置效应。
2．在Co/Co3O4/Ta 薄膜中由于界面处原子扩散和化学反应形成了金属Co和CoO的镶嵌结构，从而使得相同条件下Co/Co3O4/Ta 样品的偏置场大于Co/Co3O4的。
3．以磁场冷却的方向为参考方向，Co/Co3O4双层膜面内的角度关系显示HE的最大值不是在0°和180°，而是在45°、135°等处，实验结果与理论结果相符合。
二．掺杂的反铁磁/铁磁之间的耦合效应
1．金属Co片与NiO组成复合靶材，用射频溅射的方法制备了一系列Co掺杂NiO/FeNi双层膜。SEM、XPS和SQUID研究表明，金属Co以团簇 的状态镶嵌在NiO的基质中，这种结构导致了双层膜偏置场的增加。
2．随着Co掺入量的增加，Co掺杂NiO/FeNi双层膜的阻塞温度逐渐下降，这与Co颗粒的超顺磁行为和NiO的晶粒尺寸减小有关。
三．纳米结构阵列磁性膜的交换偏置
1．在单层聚苯乙烯胶体球构成的二维有序曲面阵列上制备了Co/CoO和NiO/FeNi两种磁性双层膜。研究表明，与同样的平面结构双层膜相比，曲面上薄膜的铁磁层厚度从球面顶部沿着球面逐渐减小导致了交换偏置场的提高。
2．以胶体球为掩模，制备了大面积NiO/FeNi双层膜二维有序点阵结构。研究表明，与相同生长条件下制备的连续膜比较，纳米点阵列中磁性层厚度减小使得交换偏置场有所提高，而纳米点阵结构中缺陷的增多是Hc增加一个原因。