许多先进磁设备都依赖交换偏置和交换弹簧，它们在理论和实验研究方面备受重视。当铁磁/反铁磁系统被冷却至反铁磁的奈尔温度以下，系统的磁滞回线不再关于外场中心对称，这一现象被称为交换偏置。至交换偏置现象被发现以来，被广泛地研究讨论，但由于界面结构的复杂性，仍不能透彻地分析和理解该现象。另一方面，随着外场变化，磁行为具有像弹簧一样的特性，即交换弹簧，通常发生在硬软磁异质结中，该结构能产生很高的磁能积。铁磁/反铁磁系统与硬软磁异质结有许多相似的特征，然而都是单独地对交换偏置和交换弹簧进行研究。　　本论文第一次提出了交换偏置和交换弹簧的统一理论模型,该模型将畴壁考虑到计算中，能计算磁滞回线、交换偏置场以及矫顽力，并且计算结果与相关实验吻合的很好。数值和解析结果表明交换偏置场与铁磁厚度的反比关系将会被打破。更重要地，提出一种简单的方法去计算硬磁/软磁和铁磁/反铁磁薄膜系统的磁相图；通过计算发现，铁磁/反铁磁双层膜的磁相图包括两个偏置相(即可逆的交换偏置和不可逆的交换偏置)和三个非偏置相(即刚性磁体、退耦合磁体以及交换弹簧)。随着界面耦合增强，偏置相在磁相图中收缩直至消失，而交换弹簧区域则随之扩张。另一方面，理论计算指出,铁磁/反铁磁系统与硬软磁异质结十分相似，能实现巨大的磁能积。