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由于具有磁电耦合效应的多铁材料同时存在着铁电有序和磁有序，并且两个序参量之间有较强的耦合效应，因此近年来越来越受到人们的广泛重视。从应用的角度来讲，这类多铁材料为我们在自旋电子器件中最终实现电磁调控提供了可能。然而到目前为止人们发现的唯一的室温多铁材料BiFeO3(BFO)是同时呈现反铁磁序和铁电有序的，其反铁磁的奈尔点为643 K，铁电的居里点为1143K。为了能使BFO中这种反铁磁-铁电(AFM-FE)耦合效应应用到自旋电子器件中来，必须在BFO上耦合上一铁磁层(FM)以构成典型的FM/AFM双层膜交换偏置体系。 迄今为止，国内外许多课题组都曾报道过关于BFO/FM体系交换偏置效应的结果，区别于传统的交换偏置体系（例如FeMn/NiFe等），其交换偏置效应在温度依赖、磁锻炼、角度依赖等行为上具有一些独特的性质。然后，先前的大部分研究是以单晶外延的BFO作为反铁磁层，其样品制备的工艺繁杂、所用衬底(如SrTiO3(STO))成本昂贵，这些因素都不利于其实际应用。在本论文工作中，我们首先利用脉冲激光沉积的方法，在硅衬底上制备了不同厚度的单相、多晶BFO薄膜，再结合磁控溅射的方法，制备了多晶BFO/FM(FM=NiFe，Co)双层膜样品，并系统地研究了它们的交换偏置效应，主要包括温度依赖、磁锻炼效应、反铁磁厚度依赖和角度依赖等几方面的内容。 一、多晶BFO/FM体系交换偏置效应的温度依赖和磁锻炼行为的研究 我们仔细研究了多晶BFO/NiFe和BFO/Co这两个双层膜体系交换偏置效应的温度依赖行为。与单晶BFO/FM体系的结果不同的是，两个多晶体系的偏置场HE在50 K以下都出现了随温度T上升而陡然下降的现象。然而在50 K以上，HE随T上升而逐渐增大并且分别在230 K(BFO/NiFe)和200 K(BFO/Co)以后减小直至达到截止温度TB后消失，这却跟单晶BFO/FM的结果一致。随着对样品进行场冷之后温度依赖的研究，我们认为体系交换偏置这样的温度依赖行为主要是来源于产生界面自旋玻璃态的阻挫自旋以及BFO中反铁磁晶粒两方面的贡献。与此同时，体系在低温(5K)和室温下都有一定的磁锻炼效应，其结果可以用人们新近提出的一个考虑了反铁磁能量耗散的理论模型来拟合。 二、多晶BFO/FM体系交换偏置效应的反铁磁层厚度依赖和角度依赖的研究 室温下我们在一系列多晶BFO(t)/NiFe(3.6nm)双层膜样品中都观察到了明显的交换偏置效应，其反铁磁层的厚度t从8nm变化到240 nm。随着t的增加，交换偏置场HE和矫顽力HC迅速增加并且在t=40nm时达到最大值，该厚度值近似为块材BFO中自旋摆线周期(64nm)的一半，同时在整个t的变化范围内HE和HC呈现出随t振荡的依赖关系，暗示着在多晶BFO薄膜中自旋的螺旋周期结构仍然存在。此外我们利用矢量VSM，在诱导场附近小角度范围内同时探测BFO(80nm)/Co(4nm)样品的Mx和My信号，发现样品的单轴各向异性KU和单向各向异性KE并非完全共线，其夹角大约为6°。