有機(jī)半導(dǎo)體幾乎可以在任何襯底上制造出柔性、低成本的器件。有機(jī)發(fā)光二極管（OLEDs）已在智能手機(jī)顯示屏市場(chǎng)占據(jù)主導(dǎo)地位，而集成在建筑物中的有機(jī)太陽(yáng)能電池或標(biāo)簽中的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管正在商業(yè)化。然而，在無(wú)機(jī)半導(dǎo)體中，電子能級(jí)的可調(diào)諧性實(shí)際上更容易通過(guò)混合的能帶結(jié)構(gòu)工程來(lái)實(shí)現(xiàn)。最近的研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)混合的能帶結(jié)構(gòu)工程在有機(jī)半導(dǎo)體中也起作用，但是物理機(jī)制不同。對(duì)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(guò)混合來(lái)實(shí)現(xiàn)有機(jī)半導(dǎo)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(huì)向較低間隙發(fā)射極分子弛豫。一個(gè)易被忽略的事實(shí)是摻雜會(huì)改變層中的介電常數(shù)ε_r，而ε_r對(duì)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(duì)εr和單粒子間隙的影響與所有有機(jī)器件有關(guān)

在2021年6月10日，德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)Karl Leo和Frank Ortmann（共同通訊作者）等人報(bào)道了當(dāng)混合兩個(gè)不同間隙的分子時(shí)，有機(jī)半導(dǎo)體的單粒子間隙會(huì)連續(xù)不斷的變化。作者研究了一系列基于噻吩的太陽(yáng)能電池吸收劑，并且表明可以發(fā)生緊密混合和相分離。對(duì)于緊密混合的混合物，通過(guò)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(guò)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(xué)數(shù)據(jù)表明激子間隙同樣受混合控制。此外，作者將在進(jìn)一步的研究中探討這種能級(jí)工程策略對(duì)光電器件的實(shí)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.