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磁阻体系广泛应用于磁记录工业和磁传感器等领域，作为探测10-12特斯拉微弱磁场的磁场探测器在医学、航空、航天领域也具有广阔的应用前景。因此激发了人们对各种磁电阻效应进行广泛深入研究的热情。本论文对半金属CrO2和Fe3O4纳米粒子体系的隧穿磁阻进行了研究，期望获得室温高隧穿磁阻的材料，同时通过隧穿磁阻的研究，能够说明磁性粒子的相对取向排列对提高隧穿磁阻有重要作用，也希望发现纳米晶的磁性粒子可能改善隧穿磁阻。
影响隧穿磁阻的因素之一是相邻粒子磁化强度的相对取向。在本论文中，通过将具有不同矫顽力的两种粒子，即矫顽力为1000Oe的CrO2和矫顽力为600Oe的(CrO2/Cr2O3)，冷压成粉末体的方法，基本实现了在一定磁场区间相邻粒子磁化强度的反平行排列和在高磁场下相邻粒子磁化强度的平行排列。通过该方法获得了拓宽的磁阻区间，同时，实现了较高的低场隧穿磁阻，在5K时，在950Oe磁场下，隧穿磁阻高达30.4﹪。进一步将具有不同矫顽力的两种粒子在磁场下取向的方法，使一定磁场区间相邻粒子磁化强度的反平行排列和在高磁场下相邻粒子磁化强度的平行排列进一步完美。通过该方法，预期可以实现更高的隧穿磁阻和更宽的磁阻区间。
半金属的结晶度即自旋极化率是影响隧穿磁阻的另一个因素。通过在碱性溶液中结晶的方法，于零场和0.2T磁场下，制备了不同结晶度的四氧化三铁纳米粒子。通过X-射线衍射分析，振动样品磁强计分析，透射电子显微镜分析，以及穆斯堡尔谱分析发现，磁场降低了纳米粒子的表面无序，也降低了粒子的阳离子空位。从样品电磁输运测试发现，样品的表面状态和阳离子占据情况影响了样品的自旋极化率，从而影响了隧穿磁阻。除此之外，四氧化三铁高的居里温度有效的减缓了温度升高时磁阻的降低速度。
粒子形貌对电磁性质，特别是磁性质有重要影响。在隧穿磁阻的研究中，一维纳米粒子有利于实现相邻粒子的磁化强度的任意取向，有利于隧穿磁阻的提高。本文探索了四氧化三铁纳米棒的合成，发现了制备均一四氧化三铁纳米棒的新方法。即将易于水热合成的FeOOH纳米棒脱水，然后还原合成四氧化三铁纳米棒。该方法的最大优点是反应过程中没有引入有机表面活性剂。该四氧化三铁纳米棒的隧穿磁阻研究发现，样品具有更高的低场隧穿磁阻。
由于稀土离子具有特殊的f电子结构，表现出不同寻常的光、电、磁现象，因此，本文中用稀土离子对Fe3O4进行掺杂。通过溶胶-凝胶的方法合成了Dy3+，Gd3+，Ho3+掺杂的Fe3O4，但由于离子半径的不匹配，导致高浓度掺杂不能实现。在Fe3O4中，仅有极少量的稀土离子取代了Fe3O4中的Fe3+。同时，稀土离子掺杂Fe3O4引起了Fe3O4半金属性的丢失，导致隧穿磁阻降低。通过溶胶-凝胶的方法，在体系中一步合成了充当绝缘势垒的第二相，该结果为铁磁金属/绝缘体颗粒体系的制备提出了一个新的方法。第二相的出现有利于隧穿磁阻的增加。
通过该研究工作，希望进一步完善隧穿磁阻理论，解决一些引起磁阻率降低的问题，找到在隧穿磁阻方面适于实际应用的理想铁磁材料，以实现室温下高的低场隧穿磁阻。