纳米复合永磁薄膜具有剩磁增强效应和潜在的巨磁能积,在信息、微型机械、微型机器人等方面有广阔的应用前景。本文在对国内外关于纳米复合永磁薄膜研究现状及发展进行综述的基础上,从实验和模拟计算两方面对其进行了系统的研究。在实验方面,采用磁控和离子束联合溅射方法制备出了Nd2Fe14B/α-Fe/Nd2Fe14B三层纳米永磁薄膜,研究了退火温度和软磁层厚度对薄膜组织结构和磁性能的影响。实验结果表明,薄膜在未退火状态下呈非晶态,随着退火温度的升高,结晶相逐渐增多,其主要成分为Nd2Fe14B和α-Fe,但硬磁性相Nd2Fe14B的c轴取向不够明显。薄膜的剩磁和矫顽力随着退火温度的升高先增大后减小,在退火温度为650℃时,达到最大值;复合薄膜的矫顽力随着软磁层α-Fe厚度的增加而下降,但剩余磁化强度先增大后减小。在模拟计算方面,以微磁学理论为基础,采用三维模型对Nd2Fe14B/α-Fe双层薄膜的磁化过程进行了模拟,研究了软、硬磁层厚度对Nd2Fe14B/α-Fe双层薄膜磁性能的影响。软磁层厚度与薄膜磁性能的关系表明,软磁层厚度小于临近尺寸时,磁滞回线为矩形,软、硬磁层完全耦合,随着软磁层厚度的增加,剩磁和最大磁能积先增大后减小,而矫顽力单调下降。硬磁层厚度与薄膜磁性能的关系表明,薄膜的矫顽力随着硬磁层厚度的增加先快速增加,然后变化趋于平缓,但当薄膜的软磁层厚度较大时,硬磁层厚度对体系矫顽力的影响不明显;双层薄膜最大磁能积随着硬磁层厚度增加而降低,经估算,Nd2Fe14B/α-Fe双层薄膜最大磁能积的最大值为686kJ/m3。通过对模拟结果和实验的对比分析,得到了实验制备的Nd2Fe14B/α-Fe/Nd2Fe14B三层膜磁性能较差的原因,一方面是硬磁相Nd2Fe14B的织构度不高;另一方面是软磁相层厚度远远超过了Nd2Fe14B/α-Fe交换耦合薄膜的最佳交换耦合尺寸。