稀磁半导体
稀磁半导体材料的结构与性质
稀磁半导体材料的结构与性质稀磁半导体材料是一类具有特殊磁性和半导体特性的材料，它们在磁性和电子学领域具有重要的应用潜力。
本文将探讨稀磁半导体材料的结构与性质，并介绍一些相关的研究进展。
一、稀磁半导体材料的基本概念稀磁半导体材料是指在晶体中含有稀土元素或过渡金属离子的半导体材料。
这些材料既具有半导体的电子学特性，又具有磁性的特点。
稀磁半导体材料的磁性来源于其中的稀土或过渡金属离子的磁性，而半导体特性则来自于材料的能带结构。
二、稀磁半导体材料的结构稀磁半导体材料的结构通常是由晶体结构和离子掺杂结构两部分组成。
晶体结构决定了材料的晶格参数和晶体对称性，而离子掺杂结构则决定了材料中的稀土或过渡金属离子的位置和取代程度。
在晶体结构方面，稀磁半导体材料常采用锌刚石结构或闪锌矿结构。
锌刚石结构的晶胞中包含两个互相取代的离子，其中一个是半导体基底元素（如锌或镓），另一个是稀土或过渡金属离子。
闪锌矿结构的晶胞中也包含两个互相取代的离子，但其中一个是半导体基底元素，另一个是稀土或过渡金属离子。
离子掺杂结构的设计和控制对于稀磁半导体材料的性能至关重要。
通过掺杂不同的稀土或过渡金属离子，可以调节材料的磁性和半导体特性。
此外，还可以通过掺杂不同的浓度和位置，实现材料的磁性和电子学特性的优化。
三、稀磁半导体材料的性质稀磁半导体材料的性质主要包括磁性和电子学特性。
磁性是稀磁半导体材料的重要特征之一，它可以通过外加磁场或温度的变化来调节。
稀磁半导体材料通常具有铁磁、反铁磁或顺磁性质，这取决于其中的稀土或过渡金属离子的自旋排列和相互作用。
除了磁性，稀磁半导体材料还具有半导体的电子学特性。
这些材料的能带结构和导电性质可以通过离子掺杂和外加电场来调节。
稀磁半导体材料的能带结构通常包括导带、价带和禁带，电子和空穴的运动在其中起着重要的作用。
稀磁半导体材料的磁性和电子学特性使其在磁性存储、磁性传感器和自旋电子学等领域具有广泛的应用前景。
稀磁半导体氧化物的结构和磁性能研究的开题报告
稀磁半导体氧化物的结构和磁性能研究的开题报告
一、研究背景和意义：
稀磁半导体氧化物是一类具有特殊磁性和电学性质的新型材料，在信息存储、磁电器件及传感器等领域具有潜在的应用价值。
然而，其结构和磁性质的关系尚未完全
清楚，因此需要通过系统研究来深入了解其结构和磁性质的本质和机制。
本研究旨在
通过合成具有不同结构和组成的稀磁半导体氧化物，并通过表征和磁性能测试来研究
它们的结构和磁性质，为其应用开发提供理论和实验依据。
二、研究内容和方案：
1.合成不同结构和组成的稀磁半导体氧化物样品，通过X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）等手段对其结构和形貌进行表征；
2.通过振动样品磁强计（VSM）和磁旋转光学仪（MOKE）等仪器对样品的磁性
能进行测试，探索其磁性质和结构的关系；
3.通过X射线吸收光谱（XAS）和扫描输运电镜（STEM）等技术，研究样品中磁离子的位置和配位环境，并与磁性能进行对比分析；
4.根据结构和磁性质的结果，对样品的应用潜力进行分析和探讨，为稀磁半导体氧化物材料的开发提供理论和实验基础。
三、研究目的和意义：
通过对稀磁半导体氧化物的结构和磁性质的研究，可深入了解其物理本质和机制，为其应用开发提供理论和实验依据，具有重要的科学意义和应用价值。
同时，本研究
涉及到合成、表征和测试等领域，可拓展相关研究领域，为材料科学和化学等学科的
发展做出贡献。
《3d过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体材料的制备与研究》范文
《3d过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体材料的制备与研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，稀磁半导体材料因其独特的物理和化学性质在电子器件、光电技术等领域展现出了广泛的应用前景。
在众多稀磁半导体材料中，3D过渡金属掺杂的In2O3材料因其具有优良的导电性、光学性质和磁学性能而备受关注。
本文将重点介绍3D过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体材料的制备方法、材料性能及其应用前景。
二、制备方法1. 材料选择与准备制备3D过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体材料，首先需要选择合适的原材料。
本实验选用高纯度的In2O3粉末和不同种类的过渡金属氧化物作为掺杂剂。
2. 制备过程（1）将选定的过渡金属氧化物按照一定比例与In2O3粉末混合，充分研磨以确保掺杂均匀。
（2）将混合粉末置于高温炉中，在氧气气氛下进行烧结，以促进原子间的扩散和反应。
（3）烧结完成后，对样品进行研磨、退火等后处理，以提高材料的结晶度和纯度。
三、材料性能研究1. 结构表征通过X射线衍射（XRD）技术对制备的3D过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体材料进行结构表征，确定材料的晶体结构和晶格参数。
2. 光学性能利用紫外-可见光谱技术分析材料的光学性能，包括光吸收、光反射等特性。
同时，通过光致发光光谱研究材料的光学带隙和发光性能。
3. 磁学性能通过磁性测量技术，如超导量子干涉仪（SQUID）等设备，研究材料的磁学性能，包括饱和磁化强度、磁导率等参数。
四、应用前景1. 电子器件领域由于3D过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体材料具有优良的导电性和磁学性能，可应用于制备高性能的电子器件，如场效应晶体管、自旋电子器件等。
2. 光电技术领域该材料具有优异的光学性能，可应用于光催化、光电器件等领域，如光解水制氢、光电传感器等。
五、结论本文成功制备了3D过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体材料，并对其结构、光学和磁学性能进行了深入研究。
实验结果表明，该材料具有优良的导电性、光学性能和磁学性能，在电子器件、光电技术等领域具有广泛的应用前景。
稀磁半导体GaMnAs的制备及物理性质研究的开题报告
稀磁半导体GaMnAs的制备及物理性质研究的开题报告一、研究背景和意义稀磁半导体是指在普通半导体中掺杂少量的过渡金属原子（如Mn、Fe等），形成的具有磁性和半导体性质的化合物。
稀磁半导体具有潜在的应用价值，例如在磁学、信息存储等领域都有广泛的研究和应用。
其中，GaMnAs作为稀磁半导体中最为典型的代表之一，一直受到人们的广泛关注。
目前，GaMnAs采用分子束外延法制备出来的薄膜已经可以实现室温下高磁性和高载流子浓度，这意味着GaMnAs在实际应用中具有很大的潜力。
但是，GaMnAs晶体结构和电子性质及其形成机理仍然存在很多争议和问题需要深入研究。
因此，本次课题旨在深入研究GaMnAs的制备过程及物理性质，探究其中的机理和规律，并对其在信息存储、信息处理等领域的应用进行探讨，从而为将来的研究和应用提供重要的科学依据。
二、研究内容和方法本次研究主要分为以下两个方面：（1）GaMnAs的制备及结构表征：采用分子束外延法制备高质量的GaMnAs薄膜，并利用X射线衍射、透射电子显微镜等手段对其结构进行表征。
同时，采用拉曼光谱、PL谱等方法对GaMnAs的光学和电学性质进行研究。
（2）GaMnAs的物理性质研究：通过对GaMnAs的磁性、载流子输运性质等进行研究，探索其形成机理和物理本质。
三、预期成果通过对GaMnAs稀磁半导体的制备及物理性质研究，预期可以得到以下几个方面的成果：（1）制备出高质量的GaMnAs稀磁半导体薄膜，并对其结构进行表征。
（2）探究GaMnAs稀磁半导体的电学和光学性质，如载流子输运性质、PL谱等。
（3）研究GaMnAs稀磁半导体的物理机制和本质，从而为其在信息存储、信息处理等领域的应用提供理论基础和科学依据。
四、研究进度安排本次研究的进度安排如下：第一阶段（2周）：对文献进行系统的梳理和阅读，熟悉稀磁半导体GaMnAs的制备及物理性质等基础知识。
第二阶段（4周）：进行GaMnAs薄膜的制备和表征工作，并开展一系列的光学和电学性质的测试。
稀磁半导体材料的研究报告
稀磁半导体材料的研究报告摘要：稀磁半导体材料是一类具有磁性和半导体特性的材料，具有广泛的应用前景。
本研究报告旨在综述稀磁半导体材料的研究进展、特性及其在电子学和磁学领域的应用。
通过对已有研究成果的梳理，总结了稀磁半导体材料的磁性机制、电子结构调控以及其在磁存储、自旋电子学和量子计算等方面的应用。
本报告的目的是为进一步推动稀磁半导体材料的研究和应用提供参考。
引言：稀磁半导体材料是一类具有特殊磁性和半导体特性的材料，其磁性源于材料中的稀土或过渡金属离子。
稀磁半导体材料的研究和应用在近年来引起了广泛的关注。
稀磁半导体材料不仅具有传统半导体的电子学特性，还具有可调控的磁性，这使得它们在磁存储、自旋电子学和量子计算等领域具有潜在的应用价值。
主体：1. 稀磁半导体材料的磁性机制稀磁半导体材料的磁性源于其中稀土或过渡金属离子的自旋。
通过控制离子的自旋排列和相互作用，可以实现材料的磁性调控。
常见的稀磁半导体材料包括铁磁半导体、锰磁半导体和铜磁半导体等，它们的磁性机制各不相同。
研究人员通过磁性测量、电子顺磁共振等方法揭示了这些材料的磁性行为，并提出了相应的磁性模型。
2. 稀磁半导体材料的电子结构调控稀磁半导体材料的电子结构对其磁性和半导体特性具有重要影响。
通过控制材料的组分、晶格结构和掺杂等手段，可以调控材料的能带结构和磁性行为。
例如，通过掺杂过渡金属离子或调控晶格结构，可以实现材料的铁磁性、反铁磁性或非磁性。
此外，利用外加磁场、光照等外界调控手段，也可以实现稀磁半导体材料的电子结构调控。
3. 稀磁半导体材料在磁存储中的应用稀磁半导体材料在磁存储领域具有广阔的应用前景。
由于其可调控的磁性和半导体特性，稀磁半导体材料可以用于实现高密度、低功耗的磁存储器件。
研究人员通过调控材料的磁性和电子结构，设计了多种新型磁存储器件，如自旋转矩传感器、磁随机存取存储器等，取得了一系列重要的研究进展。
4. 稀磁半导体材料在自旋电子学中的应用稀磁半导体材料在自旋电子学领域也具有重要应用。
ZnO基稀磁半导体材料的研究进展
ZnＯ基稀磁半导体材料的研究进展集半导电性和磁性于一体的磁性半导体,可以同时利用电子的电荷和自旋,兼备常规半导体电子学和磁电子学的优越性,被认为是2l世纪最重要的电子学材料．在自旋电子领域展现出非常广阔的应用前景，引起了人们对其研究的浓厚兴趣.在非磁半导体材料中掺杂磁性元素，将有可能使其变成磁性的.因而，从材料的磁性角度出发，半导体材料可以划分为非磁半导体(nｏnmaｇnｅtic sｅmicondｕctor)、稀磁半导体(dilutｅd magneｔｉc ｓemicｏndｕctor)和磁半导体(magｎeｔic semｉｃoｎducｔor)三种类型(图１)．稀磁半导体在没有外场作用时与非磁半导体具有相同的性质；反之,则具有一定的磁性．ＤMS的禁带宽度和晶格常数随掺杂的磁性材料离子浓度和种类不同而变化,通过能带剪裁工程可使这些材料应用于各种器件.氧化物DMＳ掺杂元素主要有过渡族元素（TＭ)、Sc、Ti、Ｖ、Cr、Mn、Ｆe、Co、Ｎi、Cu等以及稀土元素(ＲＥ)等,过渡族元素和稀土元素具有很强的局域自旋磁矩，这些元素掺入到半导体材料中,替代半导体材料部分阳离子的位置形成稀磁半导体.在外加电场或者磁场的影响下,材料中的载流子行为发生改变,从而产生了一般半导体材料所没有的一些新物理现象.如巨法拉第效应、巨塞曼分裂、反常霍尔效应、大的激子分裂、超晶格量子阱以及磁致绝缘体－-金属转变等．可以开发全新的、更微型化的半导体自旋电子器件，如自旋场效应晶体管(Ｓpiｎ—FＥT）、自旋发光二极管(Ｓpin—LＥD),同时还可以将目前分立的信息存储、处理、显示集成为一体,对微电子器件产生革命性的影响．１ DMS发展概述ＤMS的研究可以上溯到上个世纪６0年代，当时所研究的磁性半导体材料大多是天然的矿石,如硫族铕化物在半导体尖晶石中可以产生周期性的磁元素阵列．但这类磁半导体的晶体结构和Si、ＧaAs等半导体材料有极大的不同.其晶体生长极为困难，很小的晶体通常要花费数周的准备和实施时间．同时，居里温度Tc在１00K以下,导电性能接近绝缘体.经过几十年的研究,由于ＤMS的居里温度Tｃ远低于室温以及较低的饱和磁化强度，DMS没有能够得到广泛的应用．进入２0世纪80年代,人们开始关注稀磁半导体.即用少量磁性元素与II—V Ｉ族非磁性半导体形成的合金。
稀磁半导体
稀磁半导体
稀磁半导体是在近年来发展起来的一种新型半导体材料，它可以将磁
性和半导体的功能结合起来，由此出现了新的物理现象。
稀磁半导体的指
标是它具有中性电子磁矩，这种磁矩也被称为非常低的磁矩。
由于它有着
非常低的磁矩，当它处于外加磁场中时，它不会出现显着的磁响应。
也就
是说，当稀磁半导体接触到外加磁场时，它可以很好地阻挡磁场的影响，
不会产生明显的磁响应，这是一种特殊的磁响应特性。
由于稀磁半导体具有独特的电子磁矩，它有着多种用途。
例如，它可
以用于电子器件的设计，实现微电子的变换，能够提供更高的电子性能。
例如，它可以用于电容器的制造，可以提高电容器的容量，也可以用于电
子磁路的设计，可以提升磁路的性能。
此外，稀磁半导体也可以用于控制磁场。
它可以被用来制作磁控开关，能够抑制磁场的影响，从而使电子设备的性能得到改善和提高。
因此，稀
磁半导体在微电子领域有着广阔的应用前景。
《3d过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体材料的制备与研究》范文
《3d过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体材料的制备与研究》篇一一、引言随着科技的飞速发展，稀磁半导体材料因其独特的物理和化学性质在电子器件、光电子器件以及自旋电子学等领域展现出巨大的应用潜力。
其中，3D过渡金属掺杂的In2O3稀磁半导体材料因其优异的电学、磁学以及光学性能而备受关注。
本文旨在探讨3D过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体材料的制备方法，分析其物理性质及潜在应用。
二、制备方法In2O3稀磁半导体材料的制备通常涉及几个关键步骤。
首先，选择合适的原料，如In2O3粉末和过渡金属盐。
然后，通过溶胶-凝胶法、共沉淀法或熔融法等方法进行混合和反应。
接下来，进行热处理或退火处理以获得所需的晶体结构。
最后，通过球磨、压片、烧结等工艺制备出所需的样品。
在本文中，我们采用溶胶-凝胶法结合退火处理的方法制备了3D过渡金属掺杂的In2O3稀磁半导体材料。
具体步骤如下：1. 将In2O3粉末和过渡金属盐溶解在适当的溶剂中，形成均匀的溶液。
2. 通过加入络合剂和催化剂，使溶液发生溶胶-凝胶转化。
3. 将凝胶进行热处理和退火处理，以获得所需的晶体结构。
4. 对样品进行球磨、压片、烧结等工艺，制备出所需的稀磁半导体材料。
三、物理性质分析通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析（EDS）以及磁性测量等手段，对制备的3D过渡金属掺杂In2O3稀磁半导体材料进行物理性质分析。
XRD结果表明，掺杂的过渡金属成功进入了In2O3的晶格，并形成了稳定的化合物。
SEM和EDS分析显示，样品具有均匀的颗粒尺寸和元素分布。
此外，磁性测量表明，该材料具有显著的磁学性能，为自旋电子学等领域的应用提供了可能。
四、潜在应用3D过渡金属掺杂的In2O3稀磁半导体材料在多个领域具有潜在的应用价值。
首先，在自旋电子学领域，由于其优异的磁学性能，可用于制备自旋电子器件，如自旋阀、自旋场效应晶体管等。
其次，在光电子器件领域，该材料具有优异的光电性能和稳定性，可用于制备光电器件如太阳能电池、光电二极管等。
稀磁半导体概述
简述稀磁半导体摘要：本文中主要介绍的稀磁半导体的情况。
稀磁半导体（Diluted magnetic semiconductors, DMS）是指非磁性半导体中的部分原子被过渡金属元素取代后形成的磁性半导体，因兼具有半导体和磁性的性质，即在一种材料中同时应用电子电荷和自旋两种自由度，因而引起科研工作者的广泛关注，目前尚处于研究阶段。
文中分为三个方面介绍，首先简述了稀磁半导体的研究现状，有稀磁半导体的制备情况及其分类状况；再者分析了稀磁半导体的主要性质然后根据它的性质和特点介绍稀磁半导体的应用方面；最后对稀磁半导体进行了总结，稀磁半导体的应用情况。
关键词：稀磁半导体应用制备方法一稀磁半导体的制备方法及进展稀磁半导体是指非磁性半导体中的部分原子被过渡金属元素取代后形成的磁性半导体，因兼具有半导体和磁性的性质，即在一种材料中同时应用电子电荷和自旋两种自由度，因而引起科研工作者的广泛关注，目前尚处于研究阶段。
稀磁半导体的制备方法有凝胶溶胶法[1]、气相淀积法、溅射沉积法[2]、分子束外延成长、水热法和其他制备方法[3]。
制备稀磁半导体的主要困难是磁性离子在Ⅲ-Ⅴ族半导体中的固溶度太低。
而在半导体中磁性离子的浓度<10cm 时，即起不了什么作用；但若采用MBE的低温非平衡生长工艺可克服此困难，从而相继制备出了（In，Mn）As和（Ga，Mn）As等Ⅲ-Ⅴ族磁性半导体。
研究者还利用其他方法成功制备出稀磁半导体，如电子束蒸发法，高温固相反应法[4]。
尽管已经研究了几十年,稀磁半导体还是没有能够得到广泛的应用,其中一个原因是其居里温度低于室温,另一个原因是饱和磁化强度较低[5]。
随着稀磁半导体制备技术的不断发展，以及研究人员更深入的研究，稀磁半导体的应用和研究领域也在不断的拓宽，其在光、电、磁功能集成等新型器件方面具有重要前景。
并将对信息和自动化工业的发展产生重要的推动作用。
二稀磁半导体的性质及应用稀磁半导体呈现出强烈的自旋相关的光学性质和输运性质,如巨塞曼效应、巨法拉第旋转、自旋共振隧穿和自旋霍尔效应等. 这些效应为人们制备半导体自旋电子学器件提供了物理基础[6] 。
ZnO稀磁半导体
Zn1-xMnxO薄膜的光致发光性质 薄膜的光致发光性质
随着Mn掺杂含量的增加，带 边发射峰的位置发生蓝移， 即往高能方向漂移。带边发 射峰的蓝移可能来源于因Mn 进入ZnO晶格后所导致的 Burstein-Moss effect、自旋 相关激发或者晶格畸变
经600℃氧气处理的Zn1－xMnxO 薄膜的光致 发光谱，其中A、B、C和D分别代表Mn名义 含量为0、2％、4％和6％的样品。
制备原理
等离子体化学气相沉积技术原理是利用直流（交流）、射频或微波方式实现 低压气体在高频（13.56MHz）电场作用下的辉光放电，衬底置于低压辉光放 电的阴极上，等离子体中的反应气体在高速运动电子的猛烈轰击下引起激发、 电离或解离，生成各种激发分子、原子或离子，这些粒子常以扩散的方式到 达衬底的表面形成固态膜。
等离子体增强化学气相沉积法制备 ZnO稀磁半导体
内容
稀磁半导体介绍 ZnO稀磁半导体材料的PECVD制备方法 实验结果及分析
稀磁半导体的基本概念
稀磁半导体(Diluted Magnetic Semiconductors, 简写为 DMSs)亦称半磁半导体，是指磁性过渡族金属元素（Fe, Co, Ni, Mn 等）或稀土金属元素( Eu, Gd等)替代部分II-VI族、IV-VI族、 II-V族或III-V族等半导体中部分非磁性元素后所形成的一类新型 半导体合金材料。根据掺杂磁性元素量的多少可分为非磁性、 稀磁和磁性半导体三种类型稀磁半导体材料由于磁性元素的掺 入而表现出一系列不同于常规半导体的奇异属性，如磁光效应、 磁电阻效应和塞曼劈裂等最近几年，稀磁半导体的研究一直都 是自旋电子学研究领域的热点。
利用PECVD技术在低温下制备出室温铁磁性Zn1-xMnxO稀磁半导体薄膜， 其中掺杂元素Mn在ZnO薄膜中的的名义百分比分别为0、2%、4%、6％和 30%（根据蒸发靶中Mn/Zn原子百分比而定义的）系统地研究ZnO薄膜及其 ZnO基稀磁半导体薄膜的结构特性、光学、电学和磁学性质。 对其进行一 下分析：
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稀磁半导体及其主要性质和应用
稀磁半导体（Diluted magnetic semiconductors, DMS）是指非磁性半导体中的部分原子被过渡金属元素（transition metals, TM）取代后形成的磁性半导体，因兼具有半导体和磁性的性质，即在一种材料中同时应用电子电荷和自旋两种自由度。
从实际应用中来看，以半导体材料为支撑的大规模集成电路空前的规模和高频率器件在信息处理和传输中扮演着重要的角色，在这些技术中它们都极大的利用了电子的电荷属性；而信息技术中另一个不可缺少的方面——信息存储（如磁带、光盘、硬盘等）则是由磁性材料来完成的，它们极大地利用了电子的自旋属性。
然而人们对于电子电荷与自旋属性的研究和应用是平行发展的，彼此之间相互独立。
如果能同时利用电子的电荷和自旋属性，无疑将会给信息技术带来崭新的面貌，稀磁半导体就可以实现这些功能，并且由此产生了一门新兴学科，即自旋电子学。
我们所知的常见的半导体材料都不具有磁性，如：Si、Ge、GaA s、InP、ZnO、GaN、SiC等，而具有磁性的材料如：Fe、Co、Ni等及其化合物不具有半导体的性质，而且它们与半导体材料的表面势垒不能很好地相容。
半导体可以通过少量n型或者p型掺杂改变其特性，因此人们想到了通过掺入磁性离子来获得磁性的方法，在GaAs、GaN、InP、ZnO等化合物半导体中掺杂引入过渡金属（或稀土金属）等磁性离子，由于磁性离子与半导体导带中电子的自旋交换作用以及过渡金属离子之间的自旋交换作用可导致这类材料的磁性。
这种通过部分
取代非磁性离子而产生的磁性与本征磁性有一定的区别，称其为“稀磁”。
一般地讲，在化合物半导体中，由磁性离子部分地代替非磁性阳离子所形成的一类新型半导体材料，称之为“稀磁半导体”，它具有很多独特的性质和广泛的应用。
DMS材料同时利用电子的电荷属性和自旋属性，具有优异的磁、磁光、磁电性能，使其在磁感应器、高密度非易失性存储器、光隔离器、半导体集成电路、半导体激光器和自旋量子计算机等领域有广阔的应用前景，已成为材料领域中新的研究热点。
稀磁半导体材料的特点在于存在有磁极子的局域磁矩与载流子的相互作用，从而产生出许多新的性质和新的效应。
它的磁输运特性有如：①存在有奇异的Hall效应（即Hall系数与磁场的关系类似于一般的磁化曲线，这是由于载流子与磁性Mn原子之间的各向异性散射所致）；②存在有非金属-金属-非金属转变（Mn含量较低时呈现非金属行为，Mn含量较高时呈现金属行为，当Mn含量更高时又呈现非金属行为）；③具有很大的负磁阻效应；④在磁/半导体层异质结中具有自旋共振隧穿效应，即能引起大的隧穿磁电阻（TMR）——变化大、无方向性、为负值；⑤具有层间磁耦合作用，对于（磁半导体层/ 非磁半导体层 /磁半导体层）结构，观察到了磁半导体层之间的铁磁耦合和自旋散射与自旋隧穿所引起的磁阻效应。
稀磁半导体呈现出强烈的自旋相关的光学性质和输运性质,如巨塞曼效应、巨法拉第旋转、自旋共振隧穿和自旋霍尔效应等。
这些效应为人们制备半导体自旋电子学器件提供了物理基础。
巨塞曼效应是指由载流子和磁性离子之间的sp2d 交换相互作用引起的电子和空穴的巨大的自旋劈裂效应。
采用圆偏振抽运光照射半导体材料,当一束线偏振的探测光透过材料后其偏振面会发生偏转,透射光偏振面的偏转角称为法拉第角。
当材料是稀磁半导体时,偏转角要比非磁性半导体材料大1～2 数量级。
该现象被称为巨法拉第旋转。
可以从法拉第角随时间变化的规律来研究载流子和磁离子自旋的弛豫和输运,以及如何用外电场、外磁场和光场来操纵自旋。
近年来稀磁半导体材料在磁场下的输运性质有大量的研究,主要是稀磁半导体结的隧穿和霍尔效应。
隧穿输运方面主要是研究通过磁性半导体结的自旋注入，自旋注入是实现半导体材料自旋电子器件的首要问题,尤其是如何实现室温下半导体材料中的自旋注入。
在输运性质方面,人们还在铁磁半导体中发现了反常霍尔效应(或自旋霍尔效应) 和各向异性磁电阻。
反常霍尔效应引起人们理论研究的兴趣,反常霍尔效应给我们提供关于磁性半导体薄膜载流子自旋极化和散射机制的信息。
通常稀磁半导体材料的磁化强度相当小,由于反常霍尔效应灵敏度较高,因此可间接反映磁化强度的大小,甚至确定居里温度。
由反常霍尔效应确定的居里温度与直接测量磁矩的实验结果很好地吻合。
稀磁半导体材料可广泛应用于未来的自旋电子器件，人们已经提出了几种自旋电子器件的结构，如自旋阀（SpinValve）、自旋场效应晶体管（Spin-FET）、自旋发光二极管（Spin-LED）等。
与传统的半导体器件相比，自旋电子器件具有以下优点：第一、速度快：半导
体材料是基于大量的电子运动，它们的速度会受到能量分散的限制，而自旋电子器件是基于电子自旋方向的改变以及自旋之间的耦合，它可实现每秒变化10亿次的逻辑状态功能，所以自旋电子器件消耗更低的能量可以实现更快的速度；第二、体积小：半导体集成电路的特征尺寸是几十纳米，例如，著名的CPU生产厂商Intel公司已经能将单个芯片集成度提高到10亿，此时单个晶体管的尺寸仅为50个纳米左右，但随着芯片集成度的提高、晶体管尺寸的缩小会引发如电流泄漏，发热等一系列的问题。
而自旋电子器件的特征尺寸为1纳米左右，由于耗能低，它的发热量微乎其微，这就意味着自旋电子器件的集成度更高、体积更小；第三、耗能低：改变电子的自旋状态所需的能量仅仅是推动电子运动所需能量的千分之一；最后，自旋电子器件还具有非易失性：当电源（磁场）关闭后，自旋状态不会变化，它的这种特性可以用在高密度非易失性存储领域，计算机即使在电源故障时也不会丢失数据，只需要按一下电源开关，就可以从上次关机的状态立即开始。
而且由于DMS 材料的特殊性,它可应用在磁学、光学、电学等领域。
主要有: 由于磁性粒子的掺杂,其带隙可随磁性粒子的浓度而变化,因此可以制成各种光电子和磁光器件；由于其能带结构明显受外磁场的影响,可以应用到磁控量子阱和超晶格器件中；用作磁性金属与半导体的界面层,实现自旋极化载流子向非磁性半导体中的注入,
用于自旋极化发光二极管的制造。