近日，浙大化學係金一政教授主題組聯合劍橋大學、成都電子科技大學等單位的國際研究團隊，在高頻響應量子點發光二極體（QLED）方向上取得突破性進展。

研究首次報導了QLED在脈衝驅動下的記憶效應，揭示了有機電荷傳輸層中深能級陷阱對量子點電致發光動力學的調控機制，創新性地將傳統認知中的材料缺陷轉化為性能提升的突破口，從而實現了迄今為止響應速度最快的QLED。相關成果已線上發表於《自然-電子學》（Nature Electronics）。

量子點發光二極體（QLED）是一種可溶液加工的電致發光裝置，具有成本低、能效高、穩定性好等優勢，已在顯示器、照明等領域展現出替代傳統光源的巨大潛力。然而，受限於有機電洞傳輸層的低遷移率特性，QLED的反應速度（>微秒）難以企及傳統III-V族無機LED。這套頸部嚴重限制了QLED在可見光通訊、距離感測等高響應速度場景的應用。

研究團隊發現QLED的反應速度在連續脈衝電壓激發下逐漸加快，並且表現出極低延遲的超快電致發光響應。這些現象說明QLED的瞬態發光並非獨立事件，而是受到先前激發歷史調控的動態過程。透過時間相關的載子動力學仿真，證實了記憶效應源自於有機電洞傳輸層中的深能階陷進對電致發光動力學的調控。

這些深能階陷進具有毫秒量級的電荷釋放時間常數，在高頻短脈衝條件下未完全釋放的缺陷電荷形成局部電場，將部分自由載子約束在傳輸層內。後續電脈衝觸發QLED發光時，可繞開緩慢的載子注入與傳輸過程，直接利用約束在傳輸層中的自由載子實現超快電致發光。

圖1 記憶效應加快QLED的反應速度

在此基礎上，研究團隊另闢蹊徑，提出"記憶效應加速器件響應"的新策略，在不提升驅動電壓的條件下顯著提升了QLED的響應速度。透過製程創新構築了新型微米尺度元件（micro-QLED），將裝置電容顯著降低並壓縮RC延遲至奈秒，從而實現了100MHz電致發光調製頻率和120Mbps可見光通訊傳輸速率等突破性性能紀錄，同時將單位比特能耗控制在1pJ以下。

圖2 QLED超快電致發光的載子動力學

研究將材料缺陷態轉化為提升元件性能的正面因素，為QLED高頻應用開闢新路徑。這種化缺陷為優勢的研究思路，不僅為QLED高頻應用開闢了新路徑，也為其他光電材料體系中缺陷態的功能化利用提供了新思路。

成果以「Accelerated response speed of quantum-dot light-emitting diodes by hole-trap-induced excitation memory」為題發表於Nature Electronics（論文連結：https://doi.org/10.1038/s41928-025-013500）。浙江大學博士生魯修遠與劍橋大學鄧雲洲博士（原浙江大學博士後、現為瑪麗居禮學者）為論文共同第一作者；鄧雲洲博士和金一政教授為論文共同通訊作者。該研究獲得國家重點研發計畫和國家自然科學基金委區域創新發展聯合基金重點計畫的支持。 （來源：浙大化學）

TrendForce 2024 Micro LED 市場趨勢與技術成本分析
出刊日期: 2024年05月31日 / 11月 30 日
語系: 中文 / 英文
格式: PDF
頁數: 160 頁 / 年