磁性離子摻入到半導體中替代部分陽離子的位 置形成稀磁半導體，通過局域自旋磁矩和載流子之間 存在強烈的自旋-自旋交換作用，在外加電場或者磁 場的影響下，會使載流子的行為發生改變，從而產生 異于半導體基質的特性。自旋-自旋交換相互作用是 DMS 材料區別于非磁半導體材料的關鍵，也是形成 各種磁極化子的主要原因。在 DMS 中，交換作用包 括類 s 導帶電子和類 p 價帶電子同磁性離子的 d 電子 間的交換作用(sp-d 交換作用)和磁性離子的 d 電子間 的交換作用(d-d 交換作用)。
Soalek 等人分析了許多試驗結果后發現在 Mn 基 DMS 中，決定交換積分大小的主要是最近鄰 Mn2+離 子的距離。實驗表明，在 DMS 中磁性離子問的交換
作用是在畸變了的晶格中以陰離子為媒介的超交換作用。 負磁阻效應:
磁性離子摻雜到半導體結構中形成 DMS 后，載 流子自旋和磁性離子自旋之間存在交換耦合作用，磁 性離子自旋可以產生鐵磁性極化作用將載流子俘獲 在鐵磁自旋簇中，形成磁束縛態極子。隨著外加磁場 的增加，內部的束縛態磁極化子(BMP)越來越多的被 破壞掉，使更多的載流子被釋放出來參與導電。因此， 稀磁半導體樣品在低溫下呈現負的磁阻效應。 H. Ohno研究了Ga1-xMnxAs的稀磁半導體材料， 隨Mn參雜濃度變化，樣品呈現金屬性及絕緣性能。 實驗發現，金屬性樣品的負磁阻性會隨著溫度T的降 低而增強，當溫度上升到Tc時有最大值出現；絕緣性 樣品則是隨著溫度低于Tc后，仍然有所增強，并且在 低溫條件下，磁場對于磁阻的影響會更加顯著。 反常霍爾效應 增強磁光效應
磁光效應的增強是 DMS 材料的又一特性，光偏振面的角度變化（法拉第角）可以反映材料內部 d 電 子與 p 及 s 電子之間相互作用的相對強弱。