Mikä on magneettinen puolijohde?

Magneettinen puolijohde on eräänlainen aine, joka on sekä puolijohtava että ferromagneettinen. Magneettiset puolijohteet tuottavat vetovoimia, jotka ovat samanlaisia ​​kuin normaalimagneetit. Useimmat ferromagneetit, kuten rauta, ovat erittäin sähköä johtavia; magneettinen puolijohde ei kuitenkaan ole täysin johtava eikä puhtaasti kestävä. Tämä ainutlaatuinen johtavien ja magneettisten ominaisuuksien yhdistelmä tekee materiaalista hyödyllisen uudentyyppisissä tietokoneissa.

Magneettisten puolijohteiden tutkimus alkoi 1970- ja 1980 -luvuilla. Tänä aikana tutkijat havaitsivat useita tuntemattomia sähköisiä käyttäytymismalleja metallissa ja puolijohteissa. Magneettisen puolijohdeilmiön havainnot johtivat “spintroniikan” teoriaan. Tämä kehittyvä tietotekniikan ala mahdollistaa sekä elektronin varauksen että pyörimissuunnan ohjaamisen. Vaikka perinteinen puolijohde, kuten transistori, voi ohjata vain sähkövarauksia, magneettinen puolijohde mahdollistaa elektronin tilan tarkemman käsittelyn.

Tietokoneet käyttävät tyypillisesti puolijohteita ja sähkömagneetteja erillisiin toimintoihin. Käsittelyyn ja laskelmiin käytetään puolijohtavaa materiaalia, kuten piilastuja. Sähkömagneettisia materiaaleja käytetään usein tietojen tallentamiseen, kuten kiintolevyn levyille. Tietojen siirtäminen puolijohdeprosessorista magneettiseen tallennusvälineeseen ei kuitenkaan ole välitöntä. Tämä aikaa vievä tiedonsiirto näkyy yleensä, kun tietokone on käynnistetty ja käyttöjärjestelmä on ladattu.

Spintroniikkaa käyttämällä magneettinen puolijohde poistaisi tämän puskurin ja lisäisi dramaattisesti tietokoneiden nopeutta. Tämäntyyppinen materiaali yhdistää magneettisen tallennuksen ja puolijohtavan käsittelyn toiminnot ja mahdollistaa tietojen käsittelyn ja tallentamisen samaan siruun. Magneettinen puolijohdetietokone voidaan käynnistää välittömästi, koska tietoja ei tarvitse ladata erillisestä tallennuslaitteesta.

Lämpötila on yksi tärkeimmistä haasteista magneettisten puolijohdelaitteiden rakentamisessa. Materiaalit osoittavat tyypillisesti sekä magneettista että puolijohtavaa käyttäytymistä hyvin alhaisissa lämpötiloissa; tämä on merkittävä ongelma, koska tietokoneiden on kyettävä toimimaan huoneenlämmössä, jotta ne ovat käytännöllisiä. Monet tutkijat kokeilevat eri aineiden yhdistelmää, jotta voidaan luoda materiaali, joka on ferromagneettinen ja puolijohtava nimellislämpötiloissa.

Näillä materiaaleilla on muita mahdollisia sovelluksia tietokonelaitteiden lisäksi. Magneettiset puolijohteet voivat olla hyödyllisiä erittäin tarkkojen antureiden luomisessa. Uudet anturit voivat pystyä sekä havaitsemaan että tallentamaan tärkeitä tietoja yhteen yksikköön. Tämän tekniikan kehitystä voidaan käyttää myös tehokkaissa ja tarkissa lasereissa, joista voi olla hyötyä lääketieteen alalla.