自旋电子学利用电子自旋进行信息的传递和处理，相比传统微电子学具有运算速度更快、集成度更高、能耗更低等优势，被认为是下一代高速信息技术的有力竞选者。尽管如此， 自旋电子器件要大规模应用，全面超越甚至取代微电子学器件，仍面临以下关键问题：1.有效产生和注入自旋；2.室温自旋输运；3.高效自旋调控。因此，寻找和设计具有高自旋极化的材料，并且发展有效控制载流子自旋极化方向的方法，是自旋电子学应用的关键。传统上，材料的自旋极化方向是由磁场控制的，而与电场相比，磁场难以局部施加，并且会对相邻器件部件产生干扰。此外，磁滞现象会减缓自旋翻转的速度。因此，使用电场控制自旋极化方向是自旋电子学热切追求的一个目标。

在这方面，由中国科学技术大学杨金龙教授及其合作者李星星副教授等提出的双极磁半导体(BMS)提供了一种理想的解决方案：BMS不仅可以产生100%自旋极化的电流，而且自旋极化的方向很容易通过外部栅极电压来调节。迄今为止，已经有不少基于第一性原理计算预测出的BMS，但它们大多是由非磁材料进行化学或物理修饰引入的，对实验实现来说仍然存在较大困难。同时，目前在理论上还缺乏一个通用的BMS材料设计方案。

为此，近日李星星副教授等人在 Fundamental Research 期刊上发表了关于双极磁性半导体（BMS）的综述，介绍了BMS材料的潜在应用并且回顾了现有的基于第一性原理计算设计的BMS材料，包括本征BMS材料和外部条件诱导的BMS材料 (图1)。本征BMS材料可进一步细分为无机金属化合物、金属有机框架和不含过渡金属的体系，诱导BMS材料基于产生BMS性质的方法进行分类介绍，包括缺陷工程、应变工程、取代掺杂、电场、表面吸附、边缘修饰和vdW工程。最后本文总结了目前BMS材料在实际应用方面面临的主要问题，并提出了改进方案。

图1. 现有BMS材料的分类：本征BMS材料和外部条件诱导的BMS材料。