روشی جدید جهت سنجش عملکرد دستگاه های نیمه هادی توسط گروهی در موسسه تکنولوژی توکیو، آژانس فناوری و موسسه ملی علوم و فناوری پیشرفتة صنعتی گزارش شده است.
برای توسعه بیشتر نیمه هادی ها و دیگر برنامه های کاربردی آینده، ضروری است که عملکرد آنها به طور دقیق مشخص شود اما تکنیک ها و روش های حال حاضر تنها به اندازه گیری میدان های الکتریکی سطح نیمه هادی ها محدود شده اند. این روش از پاسخ چرخش تک الکترون مصنوعی نسبت به تغییرات میدان الکتریکی اطراف آن به خوبی استفاده کرده و این امکان را برای محققان فراهم می آورد تا بتوانند بر روی موضوع دیود نیمه هادی جهت بایاس کردن آن تا ولتاژ 150V، مطالعه کنند. این تیم تحقیقاتی این روش را بر روی الماس پیاده کردند، یک نیمه هادی گسترده (wide-band-gap) که می توان میدان الکتریکی بسیار قوی ایجاد کند که این موضوع ویژگی مهمی برای کاربردهای الکترونیکی محسوب می شود. بر اساس تحقیقات انجام شده الماس دارای مزیتی است که به راحتی با مراکز خالی از نیتروژن (NV) همساز می شود. در واقع هنگامی که دو اتم کربن مجاور با یک اتم نیتروژن در شبکه جایگزین می شود، این مساله رخ میدهد.
در ابتدا محققان یک دیود الماس embedded با مراکز NV شبیه سازی کردند. سپس یک مرکز NV را دریک نقطه متمرکز ساختند و از این طریق طیف رزونانس مغناطیسی نوری (ODMR) آن را جهت افزایش ولتاژ بایاس ثبت کردند. ارزش تجربی بعد از مقایسه با نتایج عددی بدست امده، مراکز NV را به عنوان سنسور های میدان الکتریکی محلی تایید می کند. محققان بر این باورند که سنجش میدان الکتریکی نه تنها برای دستگاه های الکترونیکی کاربرد دارد، بلکه برای برنامه های کاربردی الکتروشیمیایی نیز استفاده می شود. همچنین این تیم تحقیقاتی تاکید کردند که این رویکرد تنها به مراکز NV در الماس محدود نمی باشد و سازه های تک الکترونی مشابهی در سایر نیمه هادی ها مانند silicon carbide وجود دارد.