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磁性半导体材料对于自旋电子学器件的实现与应用具有非常重要的意义。Ti1-xCoxO2磁性半导体材料本身也因为具有许多优良的性能而受到了广泛的重视。然而，虽然世界上很多课题组在Ti1-xCoxO2磁性半导体材料的研究方面做了大量的工作，但是到目前为止，仍然具有很多问题没有解决。首先是关于Ti1-xCoxO2磁性半导体铁磁性的来源，许多课题组倾向于其铁磁性来自Ti1-xCoxO2磁性半导体的内禀铁磁性，但也有一些课题组的研究表明，其铁磁性来自TiO2中纳米尺寸的Co团簇，也就是说，Co掺杂TiO2得到的并不是本征的磁性半导体；其次是在上述提到的磁性半导体中，过渡族元素的掺杂浓度较低，原子百分比x一般小于10％，这不利于居里温度的提高，而且其磁化强度也较小：第三，虽然一些课题组获得了低温度下较大的磁电阻，但其磁电阻随温度升高迅速变小，以至于温度在50K以上其磁电阻小到可以忽略不计；第四，对于Ti1-xCoxO2磁性半导体，至今还没有报道过有关其磁光克尔效应以及光学性质等特性的研究。另外，最近人们认识到磁性半导体、高温超导体和具有庞磁电阻的锰氧化物体系都有一个共同的特点，那就是其成分存在固有的非均匀性，并以“团簇态”（clustered states）的形式存在。密度泛函理论计算表明，在Co掺杂TiO2形成的Ti-（1-x）CoxO2磁性半导体中，Co原子倾向于非均匀分布，且近邻的Co原子之间有较短的Co-Co原子间距；这种非均匀分布是产生铁磁性的关键。蒙特卡罗模拟计算表明，在Ga1-xMnxAs磁性半导体中，由于Mn原子之间的库仑作用，Mn原子的分布也是非均匀的，近邻的Mn原子之间有聚成团簇的倾向，形成富Mn的Ga1-xMnxAs区域。应该着重指出的是，在这两个例子中，化合物成分的非均匀性可以看作在Ga1-xMnxAs磁性半导体中存在富Mn的Ga1-xMnxAs区域或团簇，而不是从主相Ga1-xMnxAs或母体GaAs中析出了第二相（如纯金属Mn团簇，MnAs团簇等）；同样，在Ti1-xCoxO2磁性半导体中的成分非均匀性表现为存在富Co的Ti1-xCoxO2区和贫Co的Ti1-xCoxO2区，而不是从主相Ti1-xCoxO2或母体TiO2中析出了Co团簇第二相。可能由于掺杂元素的浓度较低，理论预言的磁性半导体中成分分布的非均匀性，目前还缺乏直接的实验证据。对于磁性半导体中这种