การปรับแต่ง ช่องว่างพลังงาน (Band-gap engineering)คือกระบวนการควบคุมหรือเปลี่ยนแปลงช่องว่างพลังงานของวัสดุ โดยทั่วไปจะทำกับสารกึ่งตัวนำโดยการควบคุมองค์ประกอบของโลหะผสม การสร้างวัสดุแบบชั้นที่มีองค์ประกอบสลับกัน หรือโดยการเหนี่ยวนำความเครียดทั้งแบบเอพิแทกเซียลหรือแบบทอพอโลยี ช่องว่างพลังงานคือช่วงในของแข็งที่ไม่มีสถานะอิเล็กตรอนใดสามารถดำรงอยู่ได้ ช่องว่างพลังงานของฉนวนมีขนาดใหญ่กว่าในสารกึ่งตัวนำมาก ตัวนำหรือโลหะมีช่องว่างพลังงานที่เล็กกว่ามากหรือไม่มีเลยเมื่อเทียบกับสารกึ่งตัวนำ เนื่องจาก แถบ วาเลนซ์และแถบนำไฟฟ้าทับซ้อนกัน การควบคุมช่องว่างพลังงานช่วยให้สามารถสร้างคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ต้องการได้

การสร้างฟิล์มบางแบบเอพิแทกซีด้วยลำแสง โมเลกุล (Molecular-beam epitaxy หรือ MBE)เป็นเทคนิคที่ใช้ในการสร้างฟิล์มบาง แบบ เอพิแทก ซีของวัสดุต่างๆ ตั้งแต่ออกไซด์ไปจนถึงสารกึ่งตัวนำและโลหะ ลำแสงอะตอมและโมเลกุลที่แตกต่างกันในสภาพแวดล้อม สุญญากาศสูงมากจะถูกยิงไปยังผลึกที่สะอาดเกือบระดับอะตอม ทำให้เกิดเอฟเฟกต์การวางซ้อน นี่เป็นวิธีการตกตะกอนฟิล์มบางประเภทหนึ่งสารกึ่งตัวนำเป็นวัสดุที่ใช้กันมากที่สุดเนื่องจากมีการใช้งานในด้านอิเล็กทรอนิกส์ เทคโนโลยีต่างๆ เช่น อุปกรณ์ ควอนตัมเวลล์ซูเปอร์แลตติซ และเลเซอร์ สามารถทำได้ด้วย MBE ฟิล์มเอพิแทกซีมีประโยชน์เนื่องจากสามารถผลิตได้ด้วยคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่แตกต่างจากพื้นผิว ไม่ว่าจะเป็นความบริสุทธิ์ที่สูงกว่า ข้อบกพร่องที่น้อยกว่า หรือความเข้มข้นของสิ่งเจือปนที่ออกฤทธิ์ทางไฟฟ้าที่แตกต่างกันตามต้องการ^{[ 1 ]}การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของวัสดุจะเปลี่ยนช่องว่างแถบพลังงานเนื่องจากการเชื่อมต่อของอะตอมที่แตกต่างกันซึ่งมีช่องว่าง ระดับพลังงาน ที่แตกต่างกัน

วัสดุกึ่งตัวนำสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยการเหนี่ยวนำความเครียดจากขนาดและรูปร่างที่ปรับได้เนื่องจาก ผลกระทบ ของการกักขังควอนตัมช่วงแบนด์แก๊ปที่ปรับได้กว้างขึ้นเป็นไปได้เนื่องจากขีดจำกัดความยืดหยุ่นสูงของโครงสร้างนาโนกึ่งตัวนำ (John M. Guerra, ^{[ 2 ] [ 3 ]}และ Guerra และ Vezenov ^{[ 4 ]} ) ความเครียดคืออัตราส่วนของการยืดออกต่อความยาวเดิม และสามารถใช้ในระดับนาโนได้^{[ 5 ] [ 6 ]}

Thulin และ Guerra (2008) ^{[ 7 ]}ได้ทำการคำนวณเชิงทฤษฎีเกี่ยวกับวิธีการเหนี่ยวนำความเครียดที่พวกเขาใช้ในการออกแบบคุณสมบัติของวัสดุไททาเนียมไดออกไซด์อะนาเทส พวกเขาศึกษาโครงสร้างแถบอิเล็กตรอนในช่วงความเครียดแบบสองแกนโดยใช้ทั้งทฤษฎีฟังก์ชันความหนาแน่นภายในการประมาณค่าเกรเดียนต์ทั่วไป (GGA) และการคำนวณทฤษฎีควาซิพาร์ติเคิลภายในการประมาณค่า GW พวกเขาพบว่าวัสดุที่ปรับเปลี่ยนความเครียดนั้นเหมาะสมสำหรับการใช้งานเป็นโฟโตแอนโนดประสิทธิภาพสูงในเซลล์โฟโตอิเล็กโทรเคมี พวกเขาติดตามการเปลี่ยนแปลงของช่องว่างแถบและ มวลประสิทธิผล ของตัวนำประจุเทียบกับความดันรวมที่เกี่ยวข้องกับแลตติซที่มีความเครียด ทั้งการประมาณค่า GGA และ GW ทำนายความสัมพันธ์เชิงเส้นระหว่างการเปลี่ยนแปลงของช่องว่างแถบและความดันรวม แต่พวกเขาพบว่า GGA ประเมินค่าความชันต่ำกว่าความเป็นจริงมากกว่า 57% เมื่อเทียบกับผลลัพธ์ของการประมาณค่า GW ที่ 0.0685 eV/GPa

นาโนไวร์ ZnO ใช้ในนาโนเจนเนอเรเตอร์ทรานซิสเตอร์ สนามไฟฟ้าแบบนาโนไวร์ ไดโอดเพียโซอิเล็กทริก และเซ็นเซอร์เคมี มีการศึกษาวิจัยหลายชิ้นเกี่ยวกับผลของความเครียดต่อคุณสมบัติทางกายภาพต่างๆ นาโนไวร์ ZnO ที่เจือด้วย Sb จะมีการเปลี่ยนแปลงความต้านทานเมื่อได้รับความเครียด ความเครียดจากการดัดงอสามารถทำให้การนำไฟฟ้าเพิ่มขึ้นได้ ความเครียดยังสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติการขนส่งและการเปลี่ยนแปลงของช่องว่างพลังงานได้อีกด้วย การเชื่อมโยงผลกระทบทั้งสองนี้ภายใต้การทดลองสามารถสร้างการเปลี่ยนแปลงของคุณสมบัติการขนส่งเป็นฟังก์ชันของช่องว่างพลังงานได้ การวัดทางไฟฟ้าจะได้รับโดยใช้ระบบการตรวจสอบ ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบสแกนอุโมงค์- กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน แบบส่งผ่าน ^{[ 5 ]}

เมื่อ แถบกราฟีนที่สร้างขึ้น ด้วยวิธีลิโทกราฟีถูกจำกัดในแนวด้านข้างด้วยประจุ จะทำให้เกิดช่องว่างพลังงานใกล้จุดความเป็นกลางของประจุ ยิ่งแถบแคบลงเท่าใด ช่องว่างพลังงานก็จะยิ่งเปิดกว้างมากขึ้นเท่านั้น โดยขึ้นอยู่กับค่าการนำ ไฟฟ้าที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ แถบแคบถือเป็นระบบกึ่งหนึ่งมิติ ซึ่งคาดว่าจะเกิดการเปิดช่องว่างแถบพลังงาน แผ่นกราฟีน เดี่ยวๆ จะถูกสกัดทางกลจากผลึกกราไฟต์ขนาดใหญ่ลงบนพื้นผิวซิลิคอน และสัมผัสกับอิเล็กโทรดโลหะ Cr/Au ไฮโดรเจนซิลเซสควิออกเซนจะถูกปั่นลงบนตัวอย่างเพื่อสร้างหน้ากากกัดกร่อน จากนั้นใช้พลาสมาออกซิเจนเพื่อกัดกราฟีนที่ไม่ได้รับการป้องกันออกไป^{[ 8 ]}