Co je magnetický polovodič?

Magnetický polovodič je druh látky, která je polovodivá i feromagnetická. Magnetické polovodivé materiály vytvářejí přitažlivé síly podobné sílám normálního magnetu. Většina feromagnetů, jako je železo, je velmi elektricky vodivá; magnetický polovodič však není ani zcela vodivý, ani čistě odolný. Díky této jedinečné kombinaci vodivých a magnetických vlastností je tento materiál užitečný v novějších typech počítačů.

Studium magnetických polovodičů začalo v 70. a 80. letech 20. století. Během této doby vědci pozorovali několik neznámých elektrických chování v kovech a polovodičích. Pozorování fenoménu magnetického polovodiče vedlo k teorii „spintroniky“. Toto vznikající pole počítačové vědy umožňuje řídit jak náboj, tak směr otáčení elektronu. Zatímco tradiční polovodič, například tranzistor, může ovládat pouze elektrické náboje, magnetický polovodič poskytuje přesnější manipulaci se stavem elektronů.

Počítače obvykle používají polovodiče a elektromagnety pro samostatné funkce. Pro zpracování a výpočty se používají polovodivé materiály, jako jsou křemíkové čipy. Elektromagnetické materiály se často používají pro ukládání dat, například na disky pevného disku. Přenos dat z polovodičového procesoru do magnetického úložiště však není okamžitý. Tento časově náročný přenos dat je běžně patrný, když je počítač „spuštěn“ a operační systém je načten.

Použitím spintroniky by magnetický polovodič eliminoval tuto vyrovnávací paměť a dramaticky zvýšil rychlost počítačů. Tento typ materiálu kombinuje funkce magnetického skladování a polovodivého zpracování a umožňuje manipulaci a ukládání informací na stejném čipu. Magnetický polovodičový počítač může být zaveden okamžitě, protože není potřeba načítat data ze samostatného paměťového zařízení.

Teplota je jednou z hlavních výzev při budování magnetických polovodičových zařízení. Materiály obvykle vykazují magnetické i polovodivé chování při velmi nízkých teplotách; Toto je významný problém, protože počítače musí být schopny pracovat při pokojové teplotě, aby byly praktické. Mnoho vědců experimentuje s kombinací různých látek, aby vytvořilo materiál, který je feromagnetický a polovodivý při nominálních teplotách.

Tyto materiály mají kromě počítačových zařízení i další možné aplikace. Magnetické polovodiče mohou být užitečné při vytváření velmi přesných senzorů. Nové senzory mohou být schopné detekovat a ukládat důležité informace na jednu jednotku. Vývoj této technologie lze také použít pro výkonné a přesné lasery, které mohou být užitečné v oblasti medicíny.