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随着自旋电子学器件基本单元的不断微型化,当其基本功能单元的尺寸接近物理极限（载流子平均自由程）时,基本单元在此尺度上的各种物理特性的观测与解释已成为刻不容缓的问题。具有交换偏置效应且铁磁性纳米颗粒的尺寸接近或者低于超顺磁临界尺寸的颗粒体系为此研究提供了一有效的实验模型。本论文选择磁性纳米颗粒体系的交换偏置效应进行研究,研究了含氧缺陷单纯反铁磁材料的交换偏置效应及其对体系室温磁性的影响,且研究了铁磁材料低于超顺磁临界尺寸的异质结体系的交换偏置效应及其对体系室温磁性的影响,然后对比研究了铁磁材料纳米颗粒的尺寸低于超顺磁临界尺寸和高于超顺磁临界尺寸的铁磁/反铁磁体系的交换偏场随颗粒尺寸变化的规律,最后进一步研究了铁磁/反铁磁界面微观结构对交换偏置效应的调控。本论文逐层深入地、系统地研究了接近超顺磁临界尺寸颗粒体系的交换偏置效应及其磁学特性,这无论是对以后临界尺寸的器件的应用还是对理论基础的分析都具有重要意义。本论文的主要研究成果如下:（1）氧缺陷引起的交换偏置效应对枝状结构fcc Co O（c-Co O）纳米颗粒样品的磁学性质的影响。本实验中,利用有机高温液相法制备了不同形貌尺寸和氧缺陷浓度的枝状纳米结构c-Co O纳米颗粒样品。枝状纳米结构c-Co O纳米颗粒样品在室温下为铁磁性,低温下存在交换偏置现象,其磁性起源主要由氧缺陷浓度决定:氧缺陷浓度越大,样品的交换偏置越明显,样品磁性越强;氧缺陷浓度能调控负交换偏置和正交换偏置间的转变。（2）低于超顺磁临界尺寸hcp Co（h-Co）纳米颗粒修饰的hcp Co O（h-Co O）正四角足纳米颗粒体系的交换偏置效应及其对体系的室温磁性的影响。在本工作中,我们采用有机高温液相法首次一步制备了形状均匀、尺寸均一的h-Co/h-Co O正四角足纳米颗粒。单个h-Co/h-Co O正四角足纳米颗粒是以h-Co O正四角足纳米颗粒为骨架,约为6 nm的球形h-Co纳米颗粒随机地在原子尺度上与h-Co O正四角足纳米颗粒骨架相接或者嵌入其内而构成。h-Co/h-Co O正四角足纳米颗粒样品在室温下显示出较强的铁磁性。低温测试表明h-Co/h-Co O正四角足纳米颗粒体系存在交换偏置效应。h-Co/h-Co O正四角足纳米颗粒的室温铁磁性起源是h-Co O正四角足纳米颗粒与h-Co球形纳米颗粒界面的交换耦合作用打破了h-Co球形纳米颗粒的超顺磁限制,从而使整个复合体系在室温下表现为较强的铁磁性。（3）低于超顺磁临界尺寸和高于超顺磁临界尺寸的Co纳米颗粒嵌入反铁磁材料Co O-Co3O4三维花状结构（Co O-Co3O43DFs）体系的交换偏置随颗粒尺寸变化的规律。在工作中,我们采用共沉积法合成前驱体Co（OH）2,将不同前驱体在相同条件下进行退火处理得到枣糕式多级孔Co/Co O-Co3O43DFs样品和均匀多孔Co/Co O-Co3O43DFs样品。枣糕式多级孔Co/Co O-Co3O43DFs样品是以31 nm的Co纳米颗粒镶嵌在Co O-Co3O4多孔颗粒膜上而形成的,而均匀多孔Co/Co O-Co3O43DFs样品是5 nm的Co纳米颗粒随机镶嵌在Co O-Co3O4多孔颗粒膜上而形成的,其都形成Co与Co O-Co3O4随机连接的Co/Co O和Co/Co3O4界面。低于超顺磁临界尺寸体系的交换偏置场与高于超顺磁临界尺寸体系的交换偏置场随铁磁性颗粒的尺寸的变化规律是不同的:铁磁颗粒低于超顺磁临界尺寸体系的交换偏置场随铁磁纳米颗粒的尺寸的减小而减小,高于超顺磁临界尺寸体系的交换偏置场随铁磁纳米颗粒的尺寸的减小而增大。（4）界面微观结构对钴嵌入钴氧化物基底的体系的交换偏置效应的影响。在本工作中,我们通过在不同温度下退火前驱体Co（OH）2制备了钴/钴氧化物异质结构纳米片组成的微米花,实现了钴/钴氧化物异质结构纳米片界面结构的可控。不同界面结构的样品的交换偏置研究说明,不仅可以通过常规的改变铁磁层尺寸的方法实现其交换偏置场的调控,还可以通过改变界面结构和反铁磁层的各向异性常数来实现对交换偏置场的调控,这为涉及交换偏置效应的器件的设计提供了一种思路。