调整能隙：优化有机半导体光电器件性能

通过混合不同的半导体分子来调整能隙以优化器件性能已经是无机半导体的既定程序，但对于有机半导体来说仍然是一个挑战。现在，德累斯顿工业大学的科学家与慕尼黑工业大学以及维尔茨堡大学、柏林大学和乌尔姆大学的研究人员合作，展示了如何实现这一目标。

有机半导体作为用于大面积显示器的有机发光二极管 (OLED) 中的节能材料而享有盛誉。在这些和其他应用中，例如太阳能电池，一个关键参数是电子状态之间的能隙。它决定了发射或吸收的光的波长。该能隙的连续可调性是可取的。事实上，对于无机材料，已经存在一种合适的方法——所谓的混合。它基于通过替换材料中的原子来设计带隙。这允许连续可调，例如在铝砷化镓半导体中。不幸的是，这不能转移到有机半导体，因为它们不同的物理特性和基于分子的构造范式，使得连续带隙调谐更加困难。

然而，凭借德累斯顿电子推进中心（cfaed，德累斯顿工业大学）和慕尼黑工业大学“电子转换”卓越集群的科学家们与维尔茨堡大学、柏林大学和乌尔姆大学的合作伙伴的最新出版物，首次通过共混实现有机半导体的能隙工程。

对于无机半导体，可以通过原子替换使能级相互移动，从而减少带隙（”带隙工程”）。相比之下，通过混合有机材料来改变带结构，只能使能级一致地向上或向下移动。这是由于在有机材料中可以利用强大的库仑效应，但这对带隙没有影响。

研究人员现在找到了一种非常规的方法，将材料与大小不同的相似分子的混合物混合。关键的发现是，所有的分子都以特定的模式排列，这些模式是由其分子形状和大小所允许的。这会导致材料介电常数和间隙能量发生所需的变化。

这项研究的结果刚刚发表在著名的《自然材料》杂志上。虽然这证明了这种能源级工程策略的可行性，但未来将探索其在光电器件中的应用。