Khi cấu trúc của các transistor tiếp tục thu nhỏ để bắt kịp Định luật Moore, các kỹ thuật phân tích và đo lường hiện tại sẽ không còn đủ khả năng để mô tả đặc tính toàn diện của các linh kiện ở quy mô nano. Kỹ thuật đầu dò nguyên tử (Atom probe) sở hữu khả năng độc nhất để mô tả đặc tính của các chu kỳ công nghệ thế hệ tiếp theo bằng cách lập bản đồ phân bố không gian và nhận diện bản chất hóa học của các chất pha tạp (dopants) ở quy mô nguyên tử.

Hình ảnh bên trái hiển thị kết quả tái tạo 3D của một cấu trúc thử nghiệm bán dẫn có hoa văn được phân tích bằng hệ máy LEAP Si của CAMECA; một bức ảnh chụp từ kính hiển vi TEM của cấu trúc tương đương cũng được hiển thị bên cạnh để so sánh.

Lớp silicon đa tinh thể (polysilicon) được lắng đọng trên một tấm wafer silicon đơn tinh thể hướng <100>, sau đó được phủ mặt nạ (masked) và khắc (etched) trước khi tiến hành cấy ion Asen (As implant).

Lớp điện môi cổng (gate dielectric) nằm ngay phía dưới đường poly-Si. Các nguyên tử As (các phân tử hình cầu màu tím) nằm ở một bên của đường poly-Si với một lượng nhỏ phân bố theo phương ngang. Lớp oxit cổng (gate oxide) và oxit tự nhiên (native oxide) được biểu thị bằng bề mặt đẳng nồng độ oxy màu xanh lam (blue oxygen isoconcentration surface). Hình thái của bề mặt oxit cho thấy quá trình cấy ion đã dẫn đến sự xáo trộn đáng kể giữa lớp oxit tự nhiên và chất nền Si (Si substrate).

Mẫu vật do Tập đoàn Intel cung cấp. 

Hình ảnh TEM do Đại học Florida cung cấp.