2007年的诺贝尔物理学奖授予了法国科学家Albert Fert和德国科学家Peter Grunberg,因为他们在磁性多层膜中发现了巨磁电阻效应,而且这一发现使得“自旋电子学”迅速从金属磁性多层膜中的自旋相关输运的基础研究转化为实际应用,促进了信息产业的迅速发展。在过去20多年里,人们在自旋电子学这个激动人心和充满挑战的领域开展了大量实验和理论的研究。本论文主要围绕自旋电子学的关键组成部分—交换偏置效应和巨磁阻自旋阀多层膜的制备展开研究和讨论。主要内容归纳如下：在论文第一部分,我们主要研究交换偏置中的磁锻炼效应。在NiFe/FeMn双层膜体系中,我们首次观察到并且准确测量了磁锻炼效应中体系钉扎方向的转动效应。在连续磁滞回线测量中,钉扎方向的转动和铁磁层的磁化翻转的不对称性紧密关联,是磁锻炼效应的物理根源。另外,在FeCr/IrMn双层膜体系中,我们用调节FeCr层成分的方法成功调制了体系的磁化翻转方式,研究磁锻炼效应和磁化翻转机理的关系。我们观察到了普通的和反常的磁锻炼效应。在论文第二部分,我们研究了交换偏置角度测量中的磁滞现象和交换偏置的恢复效应。在这些效应中,我们同时也观测到了钉扎方向的转动。在交换偏置角度测量中的磁滞现象中,不仅仅是矫顽力和偏置场发生改变,体系的钉扎方向也在交换偏置角度测量中发生了转动。钉扎方向的转动成功的解释了交换偏置角度测量中的磁滞现象。在交换偏置的恢复效应中,只有在特定角度施加恢复磁场才能使交换偏置发生恢复。钉扎方向的转动可以很好的解释这一不对称恢复效应。同时,我们还研究了恢复效应和施加恢复磁场大小和时间的关系。在论文第三部分,我们介绍了线性巨磁阻自旋阀Si/Ru/IrMn/Co/Ru/Co/Cu/Co/NiFe/Ta的制备。不同于一般的制备线性自旋阀的方法,我们通过在生长中施加不同诱导磁场的方法来引入自由层和钉扎层的相互垂直的各向异性,成功制备了线性巨磁阻自旋阀。