公开了具有使用单个活性部分被官能化的导电沟道的单分子场效应传感器的装置和方法。纳米结构的区域(例如，诸如硅纳米线或碳纳米管)提供导电沟道。对于活性部分被链接到纳米结构的位置附近的纳米结构的一部分，纳米结构的陷阱态密度被修改。在一个示例中，半导体器件包括：源极；漏极；沟道，其包括纳米结构，该纳米结构具有陷阱态密度增加的修改部分，该修改部分还使用活性部分被官能化。栅极端子与纳米结构电连通。在将变化的电信号施加到与纳米结构沟道接触的离子溶液时，从半导体器件观察到的电流改变可以用于标识分析物的成分。