半導體的導電性介於導體與絶緣體之間。在室溫下它們原本是不導電的材料，沒有自由電子，但是如果能夠接受適當的外來能量，例如施加電壓、照光等，半導體就可以產生攜帶電荷的載子（電子/電洞）進行位移以導電。
傳統半導體係於具鑽石結構的矽元素中掺雜少量週期表第III族或第V族元素所組成。純矽結構中，矽原子會與鑽石結構週遭的其他四個矽原子共用電子，使它最外層電子軌域也擁有類似惰性氣體的電子個數-8個電子。此時候矽原子最外層的四個價電子會全部拿出來分別與周圍的四個矽原子共用，並且全部用完。以這種共用電子來模仿惰性氣體的方式，可以使矽原子結晶更加穩定。已經共用的電子則只能於鍵結區域活動，它們不是自由的電子不能幫助導電。
強磁性，簡言之，就是類似磁石的作用-即在無磁場作用時仍然具有自我磁化特性的物質。此自發磁化，肇因於其材料電子自旋方向一致，各電子磁矩呈現整齊排列狀態而加成。錳與鐵即是具有強磁性的材料。材料的強磁性是來自內部電子一致的旋轉方向，如果旋轉方向趨向混亂不一致，磁性即變弱。一旦電子旋轉方向隨機各自差異分佈時，統計學上將呈現完全抵消現象，材料將呈現出常磁性，此時無自我磁化。強磁性與常磁性的狀態遞移(相轉移)可取決於溫度；當電子自旋方向的一致性恰因高溫所導致的電子熱運動而破壞時，該狀態(相轉移)的溫度稱為居禮溫度。
強磁性半導體，即是在半導體中摻入具磁性的物質(如鐵、鈷、錳等)，形成同時兼具半導體與磁性兩種性質的物質。一般的強磁性物質係以溫度來控制強磁性與常磁性的轉換，然強磁性半導體場效電晶體，則改以電壓控制強磁性與常磁性的轉換，此時絶緣膜電極的電壓門檻可用以變化居禮溫度。
典型的強磁性半導體場效電晶體結構是在砷化鎵(GaAs)基板上夾以間隔物(Spacer)-例如(In,Mn)As結晶，形成強磁性半導體。其中錳屬磁性物質，其最穩定價數為+2價。(In,Mn)As材料中的錳會放出電洞而使材料成為p型半導體同時兼具有磁性。電洞濃度高時，材料的居禮溫度自然升高。在(In,Mn)As上再加上一層產生電壓門檻的SiO2絶緣膜。場效電晶體在低溫時加負電壓，(In,Mn)As的電洞濃度即升高，轉為強磁性；若改加正電壓，(In,Mn)As的電洞濃度即降低，變成常磁性。搭配不同的III-V族強磁性半導體，例如：(Ga,Mn)As、(Ga,Mn)Sb等，即可製作出以電壓調控磁性性質之不同居禮溫度、不同磁化力、不同磁化向量方向的物質。強磁性半導體結構示意圖如圖一所示。
圖一、強磁性半導體結構示意圖(3)
強磁性半導體研發之初，居禮溫度原僅約100K(表一)，這種溫度很難實用化。須將居禮溫度進一步提升至室溫(300K)，且便於應用現有的半導體製程----以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
編譯：李守仁 /健行科技大學；白立文/工研院材化所
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