磁性半导体magnetic semiconductors

　　一类同时具有强磁性和半导体特性的新型半导体。在Ⅱ-Ⅵ、Ⅲ-Ⅴ或Ⅳ-Ⅵ族非磁半导体化合物中，通常由一定组分x值的过渡族金属或稀土金属磁性离子M部分随机地替代阳离子的子格点，形成稳定单相结构的A1-xMxB合金，称为稀磁半导体（DMS）。对不同的半导体化合物，组分x的上限是不同的，典型的如Cd1-小MnxTe合金，组分x值上限可高达0.77。由于晶体中存在顺磁离子，具有很强的局域自旋磁矩，载流子行为强烈受磁场和温度的影响，具有与普通非磁半导体不同的独特性质。主要有：磁场下的有效g因子增强，有的可高达两个量级；巨法拉第旋转效应，如Cd1-小MnxTe较CdTe的法拉第旋转角大103倍；巨负磁阻效应，如在P型Hg1-xMnxTe中观察到高达六个量级的的巨大负磁阻。由于磁离子间是反铁磁相互作用，改变其组分可在很宽范围内观察到从顺磁太进入自旋玻璃态到反铁磁态的相变。在小于2K温度下才具有铁磁性。

　　随着分子束外延生长技术的发展，成功地在GaAs上生长P型（Ga，Mn）As均匀薄膜稀磁半导体（x小于0.06）,其中Mn取代占据Ga的子格点，可在110K下实现铁磁性。

　　发展迅速的自旋电子学是期望在磁性半导体中能同时利用电子电荷的导电和电子自旋的特性，即能控制载流子的自旋态并将自旋极化态注入到半导体中，这将对半导体光电器件、集成电路和磁光电器件的结构和应用带来新的变革。磁性半导体器件结构还可用分子束外延、超高真空蒸发等技术在GaAs等材料上生长具有铁磁性的磁性单晶薄膜，如MnSb、CoMn、FeMn等；也可用离子注入技术将Mn离子注入GaAs中，均可在室温下实现铁磁性。