Ein magnetischer Halbleiter ist eine Substanz, die sowohl halbleitend als auch ferromagnetisch ist. Magnetische halbleitende Materialien erzeugen Anziehungskräfte ähnlich denen eines normalen Magneten. Die meisten Ferromagnete wie Eisen sind elektrisch sehr leitfähig; ein magnetischer Halbleiter ist jedoch weder vollständig leitfähig noch rein widerstandsfähig. Diese einzigartige Kombination von leitfähigen und magnetischen Eigenschaften macht das Material für neuere Computertypen nützlich.
Die Erforschung magnetischer Halbleiter begann in den 1970er und 1980er Jahren. Während dieser Zeit beobachteten Wissenschaftler mehrere unbekannte elektrische Verhaltensweisen in Metallen und Halbleitern. Beobachtungen des magnetischen Halbleiterphänomens führten zur Theorie der „Spintronik“. Dieses aufstrebende Gebiet der Informatik ermöglicht es, sowohl die Ladungs- als auch die Spinrichtung eines Elektrons zu steuern. Während ein herkömmlicher Halbleiter, wie beispielsweise ein Transistor, nur elektrische Ladungen steuern kann, ermöglicht ein magnetischer Halbleiter eine präzisere Manipulation des Zustands eines Elektrons.
Computer verwenden typischerweise Halbleiter und Elektromagnete für separate Funktionen. Für die Verarbeitung und Berechnungen werden halbleitende Materialien wie Siliziumchips verwendet. Elektromagnetische Materialien werden häufig zur Datenspeicherung verwendet, beispielsweise auf den Festplatten einer Festplatte. Die Übertragung von Daten vom Halbleiterprozessor zum Magnetspeicher erfolgt jedoch nicht sofort. Diese zeitaufwendige Datenübertragung tritt häufig auf, wenn ein Computer „gebootet“ und das Betriebssystem geladen wird.
Mit Spintronik würde ein magnetischer Halbleiter diesen Puffer eliminieren und die Geschwindigkeit von Computern drastisch erhöhen. Diese Art von Material kombiniert die Funktionen der magnetischen Speicherung und der halbleitenden Verarbeitung und ermöglicht die Manipulation und Speicherung von Informationen auf demselben Chip. Ein magnetischer Halbleitercomputer kann sofort gebootet werden, da keine Daten von einem separaten Speichergerät geladen werden müssen.
Die Temperatur ist eine der Hauptherausforderungen beim Bau magnetischer Halbleiterbauelemente. Materialien zeigen typischerweise sowohl magnetisches als auch halbleitendes Verhalten bei sehr niedrigen Temperaturen; Dies ist ein erhebliches Problem, da Computer in der Lage sein müssen, bei Raumtemperaturen zu arbeiten, um praktisch zu sein. Viele Wissenschaftler experimentieren mit der Kombination verschiedener Stoffe, um ein Material zu schaffen, das bei Nenntemperaturen ferromagnetisch und halbleitend ist.
Diese Materialien haben neben Computergeräten auch andere mögliche Anwendungen. Magnetische Halbleiter können bei der Herstellung sehr genauer Sensoren nützlich sein. Neue Sensoren können möglicherweise wichtige Informationen auf einer einzigen Einheit sowohl erkennen als auch speichern. Die Entwicklung dieser Technologie kann auch für leistungsstarke und präzise Laser genutzt werden, die in der Medizin nützlich sein können.