磁电存储芯片采用磁隧穿效应（Tunneling Magnetoresistance，TMR）材料作为关键元件，具备高速、高密度、低功耗等特点。其主要成分为铁、钴、镍等3d过渡金属、氧、硅等杂质元素及其他助剂。

其中，3d过渡金属的磁矩与氧原子的磁性结合形成的磁性半导体是磁电存储芯片中主要的材料，如铁磁半导体、锰磁半导体等。这些材料的特点是磁惯量大、磁阻率高、电阻率小、磁场下更容易自旋偏转。相比传统存储材料，磁电存储芯片材料具备更优越的性能和稳定性。