自从1988年巨磁电阻(GMR)效应被发现之后,基于GMR效应的磁性传感技术引起了人们的广泛关注。由于自旋阀结构的GMR传感器具有灵敏度高、线性度高和能耗低的优点,已经在航空航天、汽车电子、自动化控制等领域得到了广泛的应用。而自旋阀薄膜材料作为自旋阀传感器的核心部分,其性能直接影响传感器的灵敏度、磁滞特性和工作范围,为了制备出高性能的自旋阀薄膜材料,本文对自旋阀材料的结构设计、制备工艺和结构特性进行了深入的研究。本文中首先介绍了巨磁电阻材料及器件的研究现状和应用前景,阐述了本课题研究的目的,对GMR效应的物理机制及自旋阀材料的工作原理进行了研究。我们设计了单自由层结构、复合自由层结构和人工合成反铁磁被钉扎层结构的自旋阀材料,采用磁控溅射方法在硅衬底上制备了单自由层结构的顶钉扎自旋阀薄膜材料,对自旋阀结构中各层材料厚度进行了的优化,并且分析了各层材料的厚度对自旋阀材料性能的影响。尤其是重点研究了复合铁磁自由层和人工合成反铁磁被钉扎层结构对自旋阀材料性能的影响,优化了自旋阀结构和制备工艺,自旋阀薄膜材料的磁电阻率达到了 6.73%。此外,本文还研究了自旋阀材料的磁场角度依赖特性。我们做了两组实验,第一组是沿不同方向施加外磁场测试自旋阀材料的磁电阻曲线,发现自旋阀材料的磁电阻率与外磁场方向角余弦值的绝对值成正比。第二组是在固定强度的旋转磁场下测试自旋阀材料电阻值的变化情况,通过对数据进行分析,发现当旋转磁场强度大于100Oe时自旋阀材料的被钉扎层的磁化方向会明显偏离原钉扎方向,我们还进一步计算得到了被钉扎层磁化方向的偏转角度与旋转磁场方向角的关系。