半金屬 (自旋電子學)

半金屬（英語：half-metal）或詳稱自旋半金屬^[1]，是指對於自旋為某一方向的電子表現為導體，但是對於自旋為另一方向的電子表現為半導體或絕緣體的材料。

半金屬的電子結構。 ${\displaystyle E_{f}}$是費米能階，${\displaystyle N(E)}$ 是向下自旋（左）和向上自旋（左）的狀態密度。 在這種情況下，半金屬在minority spin channel中導電。

此條目介紹的是對於不同自旋方向的電子，分別顯示出金屬性或非金屬性的材料（英語：half-metal）。關於元素周期表中，介於金屬和非金屬之間的元素（英語：metalloid），請見「類金屬」。關於能帶理論中，介於金屬和半導體之間的材料（英語：semimetal），請見「半金屬 (能帶理論)」。

在自旋半金屬中，對於自旋為某一方向的電子，價帶處於半滿的狀態；而對於自旋為另一方向的電子，則存在禁帶。在一些半金屬當中，majority spin channel 導通，而在另一些半金屬當中，minority spin channel 導通。半金屬在自旋電子學和自旋電子器件中有潛在應用。

所有自旋半金屬都是鐵磁性或亞鐵磁性的，但是大多數鐵磁性或亞鐵磁性的材料都不是半金屬。許多已知的半金屬都屬於氧化物、硫化物或赫斯勒合金^[2]。自旋半金屬的例子包括了二氧化鉻、四氧化三鐵、La_1-xSr_xMnO₃^[2] 、砷化鉻等。

命名的問題

英語 half-metal 和 semimetal 目前都被翻譯為「半金屬」，但二者概念完全不同。half-metal 是本文所介紹的內容，而 semimetal 則是指能帶理論中，介於金屬和半導體之間的材料，詳見半金屬 (能帶理論)。此外，可能有些書籍也將類金屬（metalloid）譯為「半金屬」。

為了不造成混淆，有學者建議把 half-metal 譯為「半極性金屬」（或「半極金屬」），而 semimetal 譯為「半電導金屬」（或「半導金屬」）^[3]。