浙大化学在超快响应的QLED研究领域取得新进展

近日，浙大化学系金一政教授课题组联合剑桥大学、成都电子科技大学等单位的国际研究团队，在高频响应量子点发光二极管（QLED）方向取得突破性进展。

研究首次报道了QLED在脉冲驱动下的记忆效应，揭示了有机电荷传输层中深能级陷阱对量子点电致发光动力学的调控机制，创新性地将传统认知中的材料缺陷转化为性能提升的突破口，从而实现了迄今为止响应速度最快的QLED。相关成果在线发表于《自然-电子学》（Nature Electronics）。

量子点发光二极管（QLED）是一种可溶液加工的电致发光器件，具有成本低、能效高、稳定性好等优势，已在显示、照明等领域展现出替代传统光源的巨大潜力。然而，受限于有机空穴传输层的低迁移率特性，QLED的响应速度（>微秒级）难以企及传统III-V族无机LED。这一瓶颈严重制约了QLED在可见光通信、距离传感等高响应速度场景的应用。

研究团队发现QLED的响应速度在连续脉冲电压激发下逐渐加快，并且表现出极低延迟的超快电致发光响应。这些现象说明QLED的瞬态发光并非独立事件，而是受到先前激发历史调控的动态过程。通过时间相关的载流子动力学仿真，证实了记忆效应源自于有机空穴传输层中的深能级陷进对电致发光动力学的调控。

这些深能级陷进具有毫秒量级的电荷释放时间常数，在高频短脉冲条件下未完全释放的缺陷电荷形成局域电场，将部分自由载流子约束在传输层内。后续电脉冲触发QLED发光时，可绕开缓慢的载流子注入和传输过程，直接利用约束在传输层中的自由载流子实现超快电致发光。

图1 记忆效应加快QLED的响应速度

在此基础上，研究团队另辟蹊径，提出"记忆效应加速器件响应"的新策略，在不提升驱动电压的条件下显著提升了QLED的响应速度。通过工艺创新构筑了新型微米尺度器件（micro-QLED），将器件电容显著降低并压缩RC延迟至纳秒级，从而实现了100MHz电致发光调制频率和120Mbps可见光通信传输速率等突破性性能纪录，同时将单位比特能耗控制在1pJ以下。

图2 QLED超快电致发光的载流子动力学

该研究将材料缺陷态转化为提升器件性能的积极因素，为QLED高频应用开辟新路径。这种化缺陷为优势的研究思路，不仅为QLED高频应用开辟了新路径，更为其他光电材料体系中缺陷态的功能化利用提供了新思路。

该成果以“Accelerated response speed of quantum-dot light-emitting diodes by hole-trap-induced excitation memory”为题发表于Nature Electronics（论文链接：https://doi.org/10.1038/s41928-025-01350-0）。浙江大学博士生鲁修远与剑桥大学邓云洲博士（原浙江大学博士后、现为玛丽居里学者）为论文共同第一作者；邓云洲博士和金一政教授为论文共同通讯作者。该研究获得国家重点研发计划和国家自然科学基金委区域创新发展联合基金重点项目的支持。（来源：浙大化学）

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