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在有关垂直磁记录介质以及垂直自旋阀和磁性隧道结的研究中，具有垂直磁各向异性(PMA)的磁性多层膜一直备受关注。基于Pt/Co和Pd/Co的垂直磁各向异性多层膜是目前的研究热点之一。本论文制备了Fe掺杂的Pt/Co(或Pt/CoFe)多层膜和Co/Native Oxide/(Pt，Pd)多层膜，并系统地研究了它们的垂直磁各向异性和反常霍尔效应，具体如下：
研究了Pt1-δFeδ/Co(δ=0，0.017，0.04和0.06)多层膜的垂直磁各向异性和磁近邻效应。发现通过在Pt层中掺入少量Fe，5K和300K时Pt/Co多层膜均能保持具有强的垂直磁各向异性，并伴随着室温条件下磁化强度出现显著增强。进一步研究表明，300K时Fe掺杂的Pt/Co多层膜磁化强度的显著增加是来源于界面附近Pt1-δFeδ层的体磁矩贡献，这里是因为Pt1-δFeδ/Co界面附近Pt原子的强烈极化使得Fe原子间的交换相互作用增强，从而导致每个Pt1-δFeδ层的铁磁有序可持续至室温。实验发现，室温下Pt0.96Fe0.04/Co多层膜中每个Pt0.96Fe0.04层的铁磁有序区域可以从界面向其内部延伸至少10(A)。
研究了Pt层中掺有微量Fe的Pt/CoFe多层膜的反常霍尔效应(EHE)。发见通过调控CoFe层的厚度和(或)Pt层中Fe的含量，室温下在纯的Pt/CoFe多层膜和Fe掺杂的Pt/CoFe多层膜中都能获得较理想的线性反常霍尔效应。更重要的是，与纯的Pt/CoFe多层膜相比，Fe掺杂的Pt/CoFe多层膜的饱和霍尔电阻率和霍尔角均有显著增加，分别可达1.2μΩ·cm和1.8％。基于这种Fe掺杂的Pt/CoFe多层膜的霍尔器件的灵敏度可高于400V/AT，已经超出了常用的半导体霍尔器件的灵敏度。这些结果表明，这种Fe掺杂的Pt/CoFe多层膜具有强的反常霍尔效应和可调节的界面各向异性，可应用于低磁场范围霍尔器件的设计。
研究了Co/Native Oxide/Pt和Co/Native Oxide/Pd多层膜的垂直磁各向异性。发现退火后这类多层膜的垂直磁各向异性显著增强，且退火后Co层较厚(15～20(A))的样品由面内磁各向异性转变为垂直磁各向异性。在退火温度为200℃～400℃时，Co/Native Oxide/Pt和Co/Native Oxide/Pd多层膜一直都能保持较强的垂直磁各向异性，表现出了非常好的热稳定性。高分辨透射电子显微镜观察结果显示退火后样品仍保持有很好的层状结构且Co层中的O原子出现了重新分布。退火后微结构的改变可认为是导致观察到强垂直磁各向异性的原因。另外，将厚至20(A)的纯Co层与这种Co/Native Oxide/Pt多层膜进行组合，退火后该纯Co层表现为垂直易磁化，这使得制备具有高热稳定的厚垂直铁磁电极的自旋阀或磁性隧道结成为可能。