研究人员在国家标准与技术研究所（NIST）首次证明了专门制造的半导体器件的关键磁性(而非电子性质)的存在。这一发现为更小、更快的半导体材料磁性数据存储装置带来了希望，该装置可以通过内置的由电场控制的逻辑电路快速处理数据。
在NIST工作的研究人员已经证实，半导体的薄磁性层(红色)被非磁性层(蓝色)隔开，会出现令人垂青的“反铁磁耦合”现象，连续磁性层中的锰(Mn)原子会自发地向相反的方向磁化。这一发现，由散射中子(箭头)的材料，提出了“自旋电子逻辑电路”的前景，可以存储和处理数据。来源:NIST, Brian Kirby
目前，磁性数据存储在电脑硬盘和MP3播放器等消费产品上取得了巨大的成功。但这些存储设备是基于金属材料的。亚博网站下载这些传统的硬盘只能保存数据;他们必须将数据发送到基于半导体的设备来处理数据，从而降低了性能。
在一篇新论文中，来自NIST的*研究人员，高丽大学和圣母大学证实了理论学家们的希望，即半导体材料的薄磁性层可能会表现出一种被称为反铁磁耦合的宝贵特性——在这种特性中，一层磁层会自发地将其磁极与下一层磁层的方向相反。金属中反铁磁耦合的发现是2007年诺贝尔物理学奖的基础，但直到最近它才成为半导体材料的可能。亚博网站下载具有磁性的半导体不仅能处理数据，还能存储数据。
研究最广泛的磁性半导体是砷化镓(GaAs)，其磁性原子(锰)取代了一些镓原子。理论家们曾预测，通过制造这种材料的薄膜，用厚度和电学性质恰到好处的非磁性材料隔开，就可以设计反铁磁(AF)耦合。有了磁场，人们就可以来回改变其中一层的磁化强度，从而创建“自旋电子”逻辑电路，这种电路不仅在通常电场的控制下运行，而且还受磁场的影响(操纵一种称为自旋的特性，这可以想象为微小的内部条形磁铁粒子，如电子)。yabo214
这个在NIST中子研究中心工作的团队使用偏振中子反射技术研究了这些多层堆栈。在这项技术中，一束中子从烟囱上反弹回来。由于中子具有磁性，并且能够很容易地穿透整个堆栈，因此反射的中子提供了关于各个层的磁性特性的信息。在低温和小磁场下，极化中子数据明确地证实了相邻层的反平行磁排列的存在。当磁场增大时，中子数据显示各层呈平行排列。这些结果表明，在基于gamnas的多层膜中，AF耦合是可以实现的，这是一个开创性的特性，现在为这种新型材料打开了多种设备的可能性。虽然这种现象只发生在材料中非常冷的温度下(大约30 K)，但研究人员相信这些结果将帮助理论家更好地理解如何创造具有相同磁性的室温设备。
*黄永发。钟,中华民国涌,s . Lee B.J. Kirby J.A. Borchers, Y.J.曹,X.Liu和J.K. Furdyna Carrier-mediated反铁磁层间交换耦合稀释磁性半导体多层Ga1-xMnxAs /砷化镓:。物理评论快报，即将出版。