由于稀土过渡族元素(RE-TM)合金在磁光存储方面的巨大的应用潜力,在过去的几十年里,人们对其基本的磁学性质、磁光性质等进行了广泛而深入的研究。在八十年代末期,巨磁电阻效应的发现,引起了全世界的轰动。在接下来的二十年中,自旋阀和隧道结一直是自旋电子学的研究热点。而以非晶态金属(如稀土过渡族元素合金薄膜)为电极的自旋阀和隧道结不仅具有丰富的物理内涵,而且具有重要的应用背景。本论文围绕这个研究方向,系统的研究了以不同成分、不同厚度FeCoGd合金薄膜为电极的隧道结和自旋阀在不同磁场中的输运性质,主要结果如下:　　 (一)FeCo/Cu/(FeCo)1-xGdx自旋阀和(FeCo)1-xGdx/AlO/FeCo隧道结的输运性质　　 我们在室温下研究了自旋阀FeCo/Cu/(FeCo)1-xGdx和隧道结(FeCo)1-xGdx/AlO/FeCo的巨磁电阻和隧穿磁电阻效应。研究发现,若FeCoGd合金薄膜的厚度足够厚时,随着Gd元素成分的增加,隧穿磁电阻和巨磁电阻值都会在其磁矩的补偿成分x0(0.293＜x0＜0.337)附近同时由正变负。这一现象是由于FeCoGd合金薄膜中的过渡金属自旋和稀土金属自旋之间的反铁磁耦合引起的。从中我们可以推断出,当x＜x0时,FeCoGd合金薄膜费米面处电子的自旋极化率PN为负,而其隧穿电子自旋极化率PTSP为正;反之,当x＞x0时,PN变为正值,同时PTSP变为负值。　　 (二)FeCoGd(t)/Cu/FeCoGd自旋阀和FeCoGd(t)/AlO/FeCo隧道结的输运性质　　 我们在室温下研究了FeCoGd(t)/Cu/FeCoGd自旋阀和FeCoGd(t)/AlO/FeCo隧道结的磁电阻效应。对于不同厚度的FeCoGd合金薄膜,我们发现隧道结和自旋阀不仅具有正常的磁电阻效应,而且具有反常的磁电阻效应。在室温下,当FeCoGd合金薄膜的厚度t小于17.2 nm时,自旋阀的巨磁电阻值一直保持为正;当t大于18.4nm时,自旋阀的巨磁电阻值变为负值。对于隧道结,当FeCoGd合金薄膜的厚度t小于15.4 nm时,隧道结的隧穿磁电阻值为正;而当t大于16.5nm时,隧道结的隧穿磁电阻值变为负值。在温度从5 K到300 K的变化范围内,我们发现对于t=17.2 nm的自旋阀,当温度T小于50 K时,其巨磁电阻值为负值;当温度T大于75 K,巨磁电阻值均为正值。然而对于t=18.4 nm的自旋阀,巨磁电阻值在整个温度区间内一直保持为负值。通过研究FeCoGd合金单层膜的磁学性质我们发现,上述的现象是由于FeCoGd合金薄膜中Gd次晶格磁化强度与FeCo次晶格的磁化强度的竞争随着其厚度t和温度T的变化而变化引起的。　　 (三)FcCoGd(t)/AlO/FeCo和FeCoGd/FeCo(t)/AlO/FeCo隧道结的高场输运性质　　 我们在室温下制备了FeCoGd(t)/AlO/FeCo和FeCoGd/FeCo(t)/AlO/FeCo两种类型的隧道结样品。研究表明,这两类隧道结在低场中具有正常或者反常的隧穿磁电阻的同时,在高场中还具有正常的磁电阻效应。对于FeCoGd(t)/AlO/FeCo隧道结,其电阻在高场中很难达到饱和。而对于FeCoGd/FeCo(t)/AlO/FeCo隧道结,其饱和场和隧穿磁电阻随着t的增大先减小后增大,并在t=1.5 nm附近取最小值。透射电镜分析和对隧道结的下电极的研究表明,由于下电极FeCoGd层在空气中的氧化,在FeCoGd与中间层AlO之间形成了一层很薄的颗粒膜。低场的隧穿磁电阻效应主要来源于FeCoGd合金薄膜在室温下是Gd次晶格磁化强度占主导的合金。高场的正常隧穿磁电阻效应则主要来源于颗粒膜。隧穿磁电阻值与饱和场具有最小值都是和颗粒膜的渗流(percolation)阈值相关的。　　 本论文的创新之处在于:首次在实验上直接证明了各种成分的FeCoGd合金薄膜在其相应的隧道结中的PTSP和自旋阀中的PN具有相反的符号;首次观察到FeCoGd自旋阀和隧道结的磁电阻值会随着其厚度的增加由正变负;发现了FcCoGd合金的磁矩在室温下的厚度补偿现象:制备了颗粒膜—绝缘层—铁磁膜的隧道结结构,发现了这一系统具有很特殊的输运性质。