Was ist ein magnetischer Halbleiter?
Ein magnetischer Halbleiter ist eine Substanz, die sowohl halbleitend als auch ferromagnetisch ist. Magnetische Halbleitermaterialien erzeugen Anziehungskräfte ähnlich denen eines normalen Magneten. Die meisten Ferromagnete wie Eisen sind sehr elektrisch leitend. Ein magnetischer Halbleiter ist jedoch weder vollständig leitend noch rein resistent. Diese einzigartige Kombination von leitenden 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 die Wissenschaftler mehrere unbekannte elektrische Verhaltensweisen in Metall und Halbleitern. Beobachtungen des magnetischen Halbleiterphänomens führten zur Theorie der "Spintronik". Dieses aufstrebende Gebiet der Informatik ermöglicht es, sowohl die Ladung als auch die Spinrichtung eines Elektrons zu steuern. Während ein herkömmlicher Halbleiter wie ein Transistor nur elektrische Ladungen steuern kann, liefert ein magnetischer Halbleiter eine genauere Manipulation des Elektronenzustands.
Computer verwenden normalerweise Halbleiter und Elektromagnete für separate Funktionen. Halbleitendes Material wie Siliziumchips werden für die Verarbeitung und Berechnung verwendet. Elektromagnetische Materialien werden häufig zur Datenspeicherung verwendet, beispielsweise auf Festplatten. Das Übertragen von Daten vom Halbleiterprozessor zum Magnetspeicher erfolgt jedoch nicht sofort. Diese zeitaufwendige Datenübertragung tritt häufig auf, wenn ein Computer "hochgefahren" und das Betriebssystem geladen wird.
Bei Verwendung der Spintronik würde ein magnetischer Halbleiter diesen Puffer beseitigen 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 gestartet werden, da keine Daten von einem separaten Speichergerät geladen werden müssen.
Die Temperatur ist eine der größten Herausforderungen 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 Raumtemperatur zu arbeiten, um praktisch zu sein. Viele Wissenschaftler experimentieren mit der Kombination verschiedener Substanzen, um ein Material herzustellen, das bei Nenntemperaturen ferromagnetisch und halbleitend ist.
Diese Materialien können neben Computergeräten auch für andere Zwecke eingesetzt werden. Magnetische Halbleiter können bei der Erstellung sehr genauer Sensoren hilfreich sein. Neue Sensoren können möglicherweise wichtige Informationen auf einer einzelnen Einheit erfassen und speichern. Die Entwicklung dieser Technologie kann auch für leistungsstarke und präzise Laser verwendet werden, die auf dem Gebiet der Medizin nützlich sein können.