من الضروري تحديد المعاملات الحرجة لتحسين الأداء في عمليات التصنيع التي تتعلق بالعناصر الأصغرية ومستويات المكاملة القصوى ترتبط هذه المعاملات في الحقيقة بالعناصر المكاملة لكل نظام مادي مفرد فعلى سبيل المثال هنالك معاملان مهمان للمادة المضيفة للترانزستورات، وهما سرعة الإلكترون القصوى والحقل الكهربائي الحدي الذي لا يؤدي إلى الانهيار الكهربائي. يمكن تحقيق تحسينات إضافية على هذين المعاملين عبر هندسة المواد.

يلعب السليكون دوراً مركزياً في الإلكترونيات. على أنه يمكن استعمال أنصاف نواقل أخرى. تشكل أنصاف النواقل المركبة بوجه خاص صفاً عاماً، من أنصاف النواقل التي جرى استخدامها خلال العقود الماضية. وكأمثلة على تشكيل أنصاف النواقل المركبة، يمكن ربط أي عنصر من العمود الثالث من جدول العناصر الدوري مع أي عنصر من العمود الخامس لتشكيل ما يعرف بمركب V-||| وهو نصف ناقل. يمكن استخدام مركبين أو أكثر لتشكيل الخلائط. مثال ذلك خليطة -المنيوم - غاليوم أرسنايد Al Ga_1-x As حيث1-  xهو جزء البلور الذي تشغله ذرات الألمنيوم و -1 الجزء الذي تشغله ذرات الغاليوم. ونتيجة لهذا لا يمكننا صنع مركبات متقطعة فحسب بل يمكن تحقيق مجال مستمر من المواد لتشكيل الخواص الإلكترونية اللازمة. أما بالنسبة إلى تقانة السليكون، يسهل نمو خلائط سيليكون الجرمانيوم Si_x Ge_1-x التحكم بمواصفات المواد على مدى معتبر من المعاملات الكهربائية. تستخدم هذه التقنيات على نطاق واسع في الإلكترونيات الدقيقة.

يمكن تحقيق تغير جذري إضافي في هندسة المواد عبر استخدام البنى الهجينة بمواصفات السلم النانوي. تتشكل البنى الهجينة من بنى بينها اثنان أو أكثر من الفواصل الفجائية عند الحدود بين المواد نصف الناقلة المختلفة. يمكننا باستخدام تقنيات تنمية المواد الحديثة، أن ننمي بنى ذات مناطق انتقالية بين المواد المتجاورة بسماكة ذرة أو ذرتين فقط. وهذا يسمح لنا لصنع بنى نصف ناقلة متعددة الطبقات بسماكة تقع في السلم النانوي.

إن أبسط بنية هجينة متعددة الطبقات تملك وصلة هجينة مفردة. أي أن بنية وصلة هجينة مفردة تتكون من مادتين مختلفتين تتغير المواصفات الإلكترونية على السطح الفاصل لوصلة هجينة من هذا النمط لتحسين مواصفات فيزيائية منتقاة. يمكن على وجه الخصوص تجميع الإلكترونات في طبقة رقيقة قرب السطح الفاصل. في الحقيقة يمكن جعل الطبقات التي تكدس الإلكترونات رقيقة لدرجة يظهر معها سلوك موجي للإلكترونات (أي سلوك ميكانيكي كمومي. تحدث ظواهر مماثلة من أجل البني النانوية متعددة الطبقات المختلفة التي يمكن تنميتها بنوعية عالية.

يمكن تغيير المواصفات الإلكترونية للعديد من العناصر النانوية باستخدام البني النانوية. نحن نعيش في عالم ثلاثي الأبعاد حيث يمكن للجسيم التحرك في كل الأبعاد الثلاثة. تحدد الآثار الكمومية في السلم النانوي مواصفات الإلكترونات في البنى النانوية. من الممكن صنع البنى النانوية بحيث تكون حركة الإلكترون ثنائية البعد أو أحادية البعد أو حتى صفرية البعد تعرف هذه البنى النانوية بالبني الهجينة منخفضة الأبعاد وتدعى الآبار الكمومية، والأسلاك الكمومية، والنقاط الكمومية حيث تكون الإلكترونات مجمعة على التوالي في بعد وبعدين وثلاثة أبعاد إن مثال التحكم بخواص حوامل التيار يوضح بجلاء الإمكانات الجديدة كلياً لأن تصبح الإلكترونيات قابلة للاستمرار في السلم النانوي.