Vad är en magnetisk halvledare?
En magnetisk halvledare är en typ av substans som är både halvledande och ferromagnetisk. Magnetiska halvledande material producerar dragkrafter som liknar den hos en normal magnet. De flesta ferromagneter som järn är mycket elektriskt ledande; emellertid är en magnetisk halvledare varken helt ledande eller rent resistent. Denna unika kombination av ledande och magnetiska attribut gör materialet användbart i nyare typer av datorer.
Studien av magnetiska halvledare började på 1970- och 1980-talet. Under denna tidsperiod observerade forskare flera okända elektriska beteenden i metall och halvledare. Observationer av fenomenet magnetisk halvledare ledde till teorin om "spintronics". Detta framväxande datavetenskapsfält möjliggör både elektronens laddnings- och spinnriktning. Medan en traditionell halvledare, såsom en transistor, endast kan styra elektriska laddningar, ger en magnetisk halvledare en mer exakt manipulering av en elektronstillstånd.
Datorer använder vanligtvis halvledare och elektromagneter för separata funktioner. Halvledande material såsom kiselchips används för bearbetning och beräkningar. Elektromagnetiska material används ofta för datalagring, till exempel på hårddiskens diskar. Att överföra data från halvledarprocessorn till magnetlagret är dock inte direkt. Denna tidskrävande dataöverföring ses ofta när en dator "startas upp" och operativsystemet laddas.
Med hjälp av spintronics skulle en magnetisk halvledare eliminera denna buffert och dramatiskt öka datorns hastighet. Denna typ av material kombinerar funktionerna magnetisk lagring och halvledande bearbetning och gör att information kan manipuleras och lagras på samma chip. En magnetisk halvledardator kan startas omedelbart eftersom det inte finns något behov att ladda data från en separat lagringsenhet.
Temperatur är en av de främsta utmaningarna i att bygga magnetiska halvledarapparater. Material visar typiskt både magnetiskt och halvledande beteende vid mycket låga temperaturer; detta är ett betydande problem eftersom datorer måste kunna arbeta vid rumstemperaturer för att vara praktiska. Många forskare experimenterar med kombinationen av olika ämnen för att skapa ett material som är ferromagnetiskt och halvledande vid nominella temperaturer.
Dessa material har andra möjliga applikationer utöver datorenheter. Magnetiska halvledare kan vara användbara för att skapa mycket exakta sensorer. Nya sensorer kan kanske både upptäcka och lagra viktig information på en enda enhet. Utvecklingen av denna teknik kan också användas för kraftfulla och exakta lasrar, som kan vara användbara inom medicinområdet.