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氧化物纳米复合薄膜是在纳米(1～100 nm)尺度上将两相或多相进行复合，以调控材料的功能特性或开发各自材料所不具有的、新的物理性能。在磁性材料研究领域中，最早提出制备纳米复合薄膜有三个重要的应用背景:第一，将软磁相与硬磁相复合，提高稀土永磁材料的磁化强度和最大磁能积;第二，提高磁记录材料的矫顽力和磁化强度，期望提高硬盘存储密度;第三，提高锰氧化物中的低场磁电阻性能(low-filedmagnetoresistance，LFMR)，以期制备新型存储器和读取磁头。钙钛矿锰氧化物复合薄膜具有显著的低场磁电阻效应，在数据读取磁头、磁随机存储器和磁传感器等微电子元器件上有广泛的应用前景。从实际应用的角度出发，根据居里温度（TC）的高低将锰氧化物分为两大类:一类是TC高于室温，如La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)等，有望将其应用于室温下工作的磁电阻随机存储器件(Magnetic random-access memory，MRAM);另一类是TC低于室温，如La0.7Ca0.3MnO3(LCMO)等，可以将其应用于低温，与高温超导外延薄膜复合制各自旋电子学器件。大量的研究结果表明，虽然锰氧化物的本征磁电阻值很大，但是存在着磁电阻温度区间窄，要求外加磁场高(～3特斯拉)等问题，至今尚未得到实际应用。目前，需要解决的关键问题是:在增加锰氧化物复合薄膜的LFMR值的同时，提高LFMR的温度区间及其温度稳定性。 针对以上问题，本研究采用脉冲激光沉积方法(Pulsed Laser Deposition: PLD)，在La0.7Sr0.3MnO3(LSMO)和La0.5Ca0.5MnO3(LCMO)中引入NiO第二相，制备了LSMO∶NiO和LCMO∶NiO纳米复合薄膜。通过控制LSMO、LCMO与第二相NiO两相构成的微观组织结构（两相的尺寸、形状、几何分布及有序排列），利用LSMO/NiO和LCMO/NiO界面的磁有序，有效地提高了LSMO∶NiO和LCMO∶NiO纳米复合薄膜的LFMR值，并且成功地调控了LFMR温度区间。主要研究内容和结果如下: 1.研究了锰氧化物/NiO和SRO/NiO异质结界面的Mn-Ni和Ru-Ni铁磁交换耦合，在LSMO/NiO和LMO/NiO异质结中，分别观测到了60 Oe和20 Oe的交换偏置场，而且交换偏置场随温度升高呈指数下降。根据AGK铁磁交换理论，揭示了交换偏置场的大小是由3d电子交换积分和哈伯特势决定;在[SRO/NiO]5多层薄膜中，发现了异常的交换偏置场和大的矫顽场。通过计算，发现Ru-Ni的铁磁耦合强度远远大于Ru-Ru。由于Ru-Ni的铁磁相互作用造成了SRO/NiO界面SRO的铁磁钉扎效应，导致了这种异常的交换偏置场和大的矫顽力场的出现。 2.系统地研究了LSMO/NiO和LMO/NiO异质结界面的电荷转移现象，发现电荷转移的方式与界面处价带偏移值有关。根据XPS测量结果，计算得到LSMO/NiO和LMO/NiO的偏移值分别为-0.72 eV和+1.51 eV。界面处价带偏移将引起Mn3d电子在界面处转移，以平滑界面处的价带势垒。磁性测量结果表明，LCMO/LNO双层薄膜出现了异常的交换偏置场。根据界面处的XPS深度解析结果，发现在界面上下4 nm范围内的电荷转移类型为Mn3++ Ni3+→Mn4++ Ni2+，而且每个原子的平均电荷转移量为0.2个电荷。根据费米面连续偏移的特征和界面处价带偏移值，我们给出了界面的电子轨道重组模型，进一步合理地解释了界面铁磁有序处来源于Mn-Ni的双交换作用。 3.在LSMO中引入NiO第二相，通过自组装生长模式制备出了纳米棋盘结构和纳米柱状结构的复合薄膜。通过控制LSMO∶NiO纳米复合薄膜的微结构，实现了温度区域可调的、巨大的LFMR:50％ NiO体积比的、棋盘状结构的LSMO∶NiO复合薄膜在200～300 K温度范围显示出较大的低场磁电阻效应(在250 K和1T下，LFMR=～17％);70％NiO的、纳米柱状结构的LSMO∶NiO复合薄膜在10～210 K温度范围显示出巨大的低场磁电阻效应(在10K和1T下，LFMR=～41％)。可以用有效电路模型解释微观组织结构对复合薄膜磁电阻性能的影响。其主要起因于LSMO/NiO界面的电子自旋散射和纳米尺度的LSMO/NiO/LSMO磁隧道结。 4.在LCMO中引入NiO第二相，制备了不同NiO含量的LCMO∶NiO纳米复合薄膜。通过自组装生长模式，在NiO成分不变的情况下，制备出了纳米多层膜、纳米颗粒膜和纳米柱状结构的复合薄膜。可以由薄膜微观组织结构调控纳米复合薄膜的居里温度(TC)与绝缘-金属转变温度(TIM)之间的温度区间的大小;纳米多层膜、纳米颗粒膜和纳米柱状膜在低温至TIM之间出现了LFMR稳定的温度平台，而且通过调节微观结构可以有效地调控LFMR稳定的温度平台范围。这一温度区间与高温超导材料的温度范围吻合，因此可以将LCMO∶NiO纳米复合薄膜与高温超导材料复合，制各自旋电子学器件。