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铁磁层与反铁磁层的交换耦合，由于其在巨磁电阻效应的自旋电子学器件中的广泛应用，已经成为国际研究的热点之一。本文综合利用各种手段，研究了三种L10有序相反铁磁材料为基础的“铁磁/反铁磁”交换偏置体系的物理性能特别是磁性能以及它与微结构之间的关系。
对于Ni0.8Fe0.2/Ni1-xMnx(0.43≤x≤0.70)体系，适当多的Mn可以有效地促进NiMn有序相的形成，从而减少退火时间，减薄NiMn层厚度；而Mn朝铁磁层的扩散可以通过引入纳米氧化层(NOL)以有效阻挡。实验表明，具有比较高Mn浓度的、纳米氧化层辅助的NiFe/NiMn交换偏置体系可以在比较简单的退火条件下产生优越的钉扎性能。
在Pt1-xMnx-Cr/NiFe钉扎体系中，把Cr以多层膜的方式掺入到Pt1-xMnx层，当x≤0.5时，系统的钉扎性能增强会很明显。比如用Pt0.55Mn045-Cr(4％)钉扎150ANiFe时，其钉扎场可以达到180Oe，几乎是纯Pt0.55Mn0.45钉扎体系的两倍。虽然Pt0.55Mn0.45-Cr(4％)的晶粒比较小，但是它的Blocking温度比纯Pt0.55Mn045或则Pt0.5Mn0.5都高。结构分析表明，Cr的掺入有效地促进了Pt1-xMnx(x≤0.5)的有序化过程，形成了非常好的有序相反铁磁Pt(MnCr)。
最后，探索了一种新的反铁磁钉扎材料——L10有序相CrPt。采用[Pt/Cr]多层膜的生长方式，通过退火，成功制备了L10有序相的反铁磁Cr0.5Pt0.5，它对紧邻的铁磁层-120ACoFe-产生约70Oe的钉扎场。该体系磁滞回线的矩形非常好，CrPt层与CoFe层间的扩散很少，而且其Blocking温度为600℃，比文献报道的最高的Blocking温度还高150℃。很有意义的是，在[Pt/Cr]和Co90Fe10的界面处插入5AMn层，钉扎场急剧增加到270Oe，相应的界面耦合能△E为0.49erg/cm2，这是所有交换偏置体系室温下界面耦合能最大值之一。另外一方面，Mn的掺入几乎没有改变钉扎场对温度的依赖关系。掺Mn后钉扎场的大幅增加被认为是由于界面处原子磁距的增加以及界面处反铁磁层的各向异性增强。界面掺Mn的反铁磁CrPt钉扎体系，由于其大的钉扎场和特别高的Blocking温度以及良好的抗腐蚀性，在磁电阻相关器件中可以直接被应用。