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由上文提及的特殊能带结构，我们可以推测半金属材料有着100%的传导电子极化率（P),理由如下：费米面上只有一个自旋子能带能够传导电子，自然所有传导电子都有着相同的自旋方向。若作为磁输运材料，半金属材料将会是最佳才选择，这样就自然而然地解决了在磁体材料向半导体材料注入极化电子过程中的注入效率极低的问题[2-3]。
半金属理论的诞生，为相关半金属材料的实验也提供了动力。这些实验的研究成果使人类对半金属材料的认识跨越了一大步，越来越多的新型半金属材料被发现，还合成了新型半金属薄膜。现实生活中，像磁性随机记忆体（MRAM)、扫描隧道显微镜探测针头等半金属材料也为人类的科研与生活多方面提供了方便。
1.2 铁磁性与反铁磁性
通常以磁性源头来分类，磁场产生方式有以下三种，分别是：
1）由麦克斯韦电磁场理论可知，磁场会由于带电粒子的漂移等运动而产生（变化的电场产生磁场）。
2）两个不同自旋方向的自旋电子。
3) 电子的轨道运动。
原子核外的电子绕原子核作圆周运动的过程，这一过程就相当于形成了闭合电流，于是就产生了轨道磁矩。原子核自身也会产生磁矩，但磁矩的值很小很小，仅有电子轨道运动产生的磁矩的几千分之一。因此，材料磁性的主要来源是电子自旋产生的磁矩和电子做轨道运动所产生的磁矩。
通常，在晶体中，有这纷繁复杂的相互作用：如轨道和轨道之间、轨道与自旋之间、自旋和自旋之间，以及外磁场等的综合作用最终形成了宏观上的磁性。宏观磁性又分为以下几种：（1）抗磁性，表现为磁化率很小，难以被磁化，通常是部分金属和大部分绝缘体的表现；
（2）顺磁性，表现为虽然磁化率很小，但与外界温度适用局里定律，通常是大部分金属；
（3）铁磁性，表现为磁化率很大，在临界温度（亦即居里温度）下会自发的产生磁化从而具有磁性，当高于居里温度（临界温度）时为顺磁体；
（4）反铁磁性，表现为磁化率很小，相反受磁场的影响很大。本毕业设计的主题主要涉及到铁磁性与反铁磁性。
1.2.1 铁磁性
具有铁磁性的物质通常具有自发磁矩，无论有无外界磁场的作用，这种物质都能自发地产生磁化强度。这种物质产生的自发磁化强度有以下特点：
（1）易被磁化，即，在较小的磁场下就能被磁化到饱和，同时得到的磁化强度也较大。
（2)铁磁性与温度关系密切：只有在铁磁居里温度 以下才具有铁磁性，并且磁化强度随温度增加而逐渐减小。
由外斯（P.Weiss)理论，磁体内存在着很多局域性的小磁畴，在没有外界磁场作用时，各个小磁畴的方向是杂乱的，所有小磁畴的矢量和趋于零，于是磁体表现为无磁性。当施加外磁场时，小磁畴的方向变得趋于一致，整体会产生很强的磁化强度，随着外磁场的增加，磁化强度最终趋于饱和。
小磁畴的存在使磁体内部有了内磁场。内磁场与热运动相中和，小磁畴慢慢地趋向于平行排列，这就是自发磁化。然而随着温度逐渐升高，热运动随之加剧，平行排列会逐渐变弱，当温度超过居里温度时，小磁畴的磁矩方向完全是无序的状态，于是表现出顺磁性