由于较高的饱和磁化强度、居里温度以及高自旋极化率,Fe₄N薄膜在自旋电子学器件中具有潜在的应用价值。在实际应用中,为了降低功耗,交换偏置结构成为隧道结或者自旋阀中必不可少的组成部分。但是Fe₄N体系的交换偏置现象还没有人研究过。另外,有机自旋阀因其较低廉的成本价格、较好的柔性,使其更有应用前景,因此我们将Fe₄N与有机半导体结合起来,研究Fe₄N基有机自旋阀的磁电阻效应。我们采用对向靶反应溅射法,制备了外延Fe₄N/CoN双层膜,对其结构、交换偏置以及各向异性磁电阻（AMR）进行了详细的研究。结合有机气相沉积法,我们还制备了Fe₄N/Alq₃/Co有机自旋阀,主要对其结构、磁性和磁电阻效应进行了深入的研究。外延Fe₄N/CoN双层膜的交换偏置随着温度的升高出现从负到正的转变,这一转变不依赖于冷却磁场和磁锻炼效应。正交换偏置主要是反铁磁界面耦合以及受阻挫的界面自旋结构导致的。在不同Fe₄N和CoN厚度的样品中均出现了交换偏置符号的转变行为,而且不仅仅出现在低温下。当CoN厚度为10和12 nm时,转变温度高达200 K。此外,对于Fe₄N厚度为4 nm的Fe₄N/CoN双层膜,界面磁化翻转呈现复杂的变化趋势,磁滞回线不再平滑,这可能是无序的铁磁自旋翻转和各种竞争的磁结构的共同作用。Fe₄N/CoN双层膜的AMR也反映了交换偏置现象。在低温下,相位的滞后和矩形状的AMR出现,这与界面交换耦合相关。交换偏置场的存在使得磁化强度滞后于外加磁场,故而出现相位的滞后。随着Fe₄N厚度的增加,矩形状的AMR愈加明显。交换偏置诱导的单向各向异性、Fe₄N本征的AMR以及界面自旋散射诱导的高阶各向异性这三者的共同作用最终导致了矩形状AMR的出现。不同Alq₃厚度的Fe₄N/Alq₃/Co有机自旋阀表现出负磁电阻效应,这一现象可以归因于两个铁磁层/有机层界面相反的有效自旋极化率。低温下,Fe₄N/Alq₃/Co有机自旋阀的磁电阻曲线不对称,对应于磁滞回线的不对称。Alq₃/Co界面处复杂的磁结构导致了这种不对称现象的发生。对靶溅射的优势使得铁磁层和有机层的界面扩散较弱。5 nm样品也表现出自旋阀效应说明磁性死层的厚度较小。低于120 nm,磁电阻随着Alq₃厚度的增大而增加,说明磁性死层的影响减弱。260 nm样品的磁电阻反而减小,这来源于自旋极化率的减小。