富勒烯是一种完全由碳组成的中空分子，形状呈球形、椭球形、柱形或管状。富勒烯在结构上与石墨很相似，石墨是由六元环组成的石墨烯层堆积而成，而富勒烯不仅含有六元环，还有五元环，偶尔还有七元环。与石墨烯类似，富勒烯也有宏观尺度的自旋扩散长度、高载流子迁移率和栅压可调等特点，适用于改善自旋阀的应用性能。与其他有机材料不同，富勒烯机械性能非常好，在多层膜结构中可以获得很好的界面形貌。同时，富勒烯的最低未占据分子轨道与普通铁磁金属（如钴、镍铁合金）的费米面十分匹配，也体现了其与自旋电子学器件紧密结合的优势。2004年，研究者（H.Zare-Kolsaraki和H.Micklitz）在包含直径约为4.5纳米的钴（Co）团簇和碳₆₀（C₆₀）的薄膜中观察到30%的磁电阻，且磁电阻会随着Co的体积分数增加显著下降。2011年，研究者M.戈比（Marco Gobbi）和L.E.韦索（Luis E.Hueso）等人于室温下在Co/AlO_x/C₆₀/Py垂直结构的自旋阀器件中得到了5.5%的磁电阻，其中C₆₀厚度从5～30纳米不等，氧化物势垒层铝氧化物（AlO_x）厚度约为1纳米。2013年，张宪民和宫崎照宣（Terunobu Miyazaki）等人在氧化镁（MgO）衬底上制备了Fe₃O₄/Al-O/C₆₀/Al结构。理论计算显示氧化铁（Fe₃O₄）在费米面处为100%极化，是很好的自旋注入源；80纳米厚的C₆₀由热沉积制成。在该结构中，观察到了室温下5%的磁电阻、150纳米的自旋扩散长度。随着温度降低，磁电阻逐渐提高，250开尔文温度下达到6.1%，200开尔文温度下为6.7%，而在150开尔文温度下有6.9%。