有機半導體幾乎可以在任何襯底上制造出柔性、低成本的器件。有機發(fā)光二極管（OLEDs）已在智能手機顯示屏市場占據(jù)主導地位，而集成在建筑物中的有機太陽能電池或標簽中的有機場效應(yīng)晶體管正在商業(yè)化。然而，在無機半導體中，電子能級的可調(diào)諧性實際上更容易通過混合的能帶結(jié)構(gòu)工程來實現(xiàn)。最近的研究發(fā)現(xiàn)，通過混合的能帶結(jié)構(gòu)工程在有機半導體中也起作用，但是物理機制不同。對于大多數(shù)應(yīng)用，改變能隙比改變傳輸能更重要。目前還不可能通過混合來實現(xiàn)有機半導體中可控的能隙變化。需要摻雜具有不同間隙和較大形狀差異的分子以調(diào)整間隙，但是在OLED共摻雜物中激子會向較低間隙發(fā)射極分子弛豫。一個易被忽略的事實是摻雜會改變層中的介電常數(shù)ε_r，而ε_r對器件功能很重要。在熱激活延遲熒光中，其影響最低單重態(tài)和三重態(tài)激發(fā)態(tài)之間的距離，ΔE_ST決定系統(tǒng)間的反向交叉率和量子效率。因此，研究混合對εr和單粒子間隙的影響與所有有機器件有關(guān)

在2021年6月10日，德國德累斯頓工業(yè)大學Karl Leo和Frank Ortmann（共同通訊作者）等人報道了當混合兩個不同間隙的分子時，有機半導體的單粒子間隙會連續(xù)不斷的變化。作者研究了一系列基于噻吩的太陽能電池吸收劑，并且表明可以發(fā)生緊密混合和相分離。對于緊密混合的混合物，通過光電子能譜和逆光電子能譜（IPES）確定電離能（IE）和電子親合性（EA）。通過包括共混物結(jié)構(gòu)描述的綜合理論研究，很好的描述了所觀察到的IE-EA間隙的連續(xù)變化。理論分析表明，介電常數(shù)（ε_r）的變化是引起連續(xù)偏移的主要影響是。初步的光學數(shù)據(jù)表明激子間隙同樣受混合控制。此外，作者將在進一步的研究中探討這種能級工程策略對光電器件的實際影響。

Band gap engineering in blended organic semiconductor films based on dielectric interactions. Nature Materials, 2021, DOI: 10.1038/s41563-021-01025-z.