芯片做的越小，理解内部原子结构就越重要。最近物理学家描述了一种纳米成像技术，该技术能够直接揭示载流子怎样在半导体晶体中运动。虽然所得到的第一个结论与标准理论一致，但是这种方法仍然可以证明在微型芯片中有用。
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在n型半导体中，加入了掺杂物，增加了可以自由电子。在p型半导体中，加入了不同的掺杂物，促使许多电子从晶体结构中溢出，留下正电荷的“洞穴”可以形成电流。当n型半导体和p型半导体彼此接触，边界的电子和空穴彼此扩散到相反的材料中，相互抵制并形成了绝缘的“耗损层”。如果在p-n结上加电压，就会有电流。这就是二极管—晶体管和其它组合晶体管的基本组成元素。
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标准理论描述了电子和空穴怎样在p-n结中扩散，依靠的是电压，重要的是回路的电流而不是观察电子本身。日本大学的Hidemi Shigekawa和他的同事们利用扫描隧道电子显微镜和激光照明灯描绘了载流子的性质，以前都是将光和扫描隧道电子显微镜联系起来探测半导体的性质，但是却没有得到载流子密度的一张照片，并且没有人看到电子流过的半导体。