研究金属薄膜材料中的量子阱干涉效应与磁性交换耦合的关联、纳米复合薄膜材料中的纳米复合机制、金属氧化物薄膜材料的磁电阻效应等。主要制备手段有分子束外延、激光沉积法溅射、磁控溅射等。
用分子束外延方法生长双量子阱金属薄膜材料，测定其电子的局域态密度等。研究了双量子阱的对称性、电子的波函数宇称对电子能态的影响。有关结果支持了磁性耦合的量子阱效应的机制，在Nature上发表。
研究了Co原子通过Cu/ Ni30Cu70/Cu(100)薄膜双量子阱进行交换耦合的机制，测量了电子的态密度、能谱和磁光克尔效应，首次在同一个薄膜样品上证明了磁性交换耦合和电子的量子干涉态密度之间的关联。
制备了NdDyFeCoNbB磁性薄膜材料，研究了结构和磁性能，在单层膜中获得矫顽力超过18 kOe。制备纳米复合永磁薄膜材料，合理设计纳米复合稀土永磁薄膜磁体中软磁相和硬磁相的成分和构成，将永磁合金和铁交替组成多层膜，使纳米复合稀土永磁薄膜中均匀分布的Nd2Fe14B型硬磁相和软磁相α-Fe的纳米晶粒发生了交换耦合，产生了明显剩磁增强效应，获得了最大磁能积为25.6 MGOe。用磁力显微镜观察稀土永磁薄膜材料的磁畴,研究不同薄膜组成、膜厚和晶粒尺寸对磁性交换耦合的影响,深入理解纳米复合永磁薄膜材料中的磁性交换耦合机制。
用磁控溅射方法在加热Si基片上制备了具有c 轴织构的各向异性Nd-Fe-B薄膜。研究了溅射速率对各向异性Nd-Fe-B薄膜磁体的微观结构与磁性的影响。证明溅射速率是控制薄膜的微结构、表面形貌和矫顽力的一个重要因素。研究和比较了Ti 或Mo 缓冲层对Nd-Fe-B薄膜的表面形貌、磁畴结构和磁性能的影响。发现薄膜的表面形貌强烈地依赖于缓冲层的厚度。在微磁学模型的基础上，通过分析从5到300 K的矫顽力温度依赖关系研究了各向异性Pr-Fe-B薄膜的矫顽力机制。研究了Nd-Fe-B薄膜的矫顽力温度依赖关系，并在小回线曲线的结果的基础上讨论了其矫顽力机制。发现各向异性Nd-Fe-B薄膜的矫顽力机制为反转畴的形核控制。 详细讨论了Nd-Fe-B薄膜的磁畴结构随溅射温度的演化与薄膜的织构、组成和磁各向异性的关系。
磁性材料及磁学研究部