近日，我系金一政教授課題組聯合劍橋大學、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管（QLED）方向取得突破性進展。研究首次報道了QLED在脈沖驅動下的記憶效應，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。相關成果在線發表于《自然-電子學》（Nature Electronics）。

    量子點發光二極管（QLED）是一種可溶液加工的電致發光器件，具有成本低、能效高、穩定性好等優勢，已在顯示、照明等領域展現出替代傳統光源的巨大潛力。然而，受限于有機空穴傳輸層的低遷移率特性，QLED的響應速度（>微秒級）難以企及傳統III-V族無機LED。這一瓶頸嚴重制約了QLED在可見光通信、距離傳感等高響應速度場景的應用。

    研究團隊發現QLED的響應速度在連續脈沖電壓激發下逐漸加快，并且表現出極低延遲的超快電致發光響應。這些現象說明QLED的瞬態發光并非獨立事件，而是受到先前激發歷史調控的動態過程。通過時間相關的載流子動力學仿真，證實了記憶效應源自于有機空穴傳輸層中的深能級陷進對電致發光動力學的調控。這些深能級陷進具有毫秒量級的電荷釋放時間常數，在高頻短脈沖條件下未完全釋放的缺陷電荷形成局域電場，將部分自由載流子約束在傳輸層內。后續電脈沖觸發QLED發光時，可繞開緩慢的載流子注入和傳輸過程，直接利用約束在傳輸層中的自由載流子實現超快電致發光。

圖1 記憶效應加快QLED的響應速度

    在此基礎上，研究團隊另辟蹊徑，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。通過工藝創新構筑了新型微米尺度器件（micro-QLED），將器件電容顯著降低并壓縮RC延遲至納秒級，從而實現了100MHz電致發光調制頻率和120Mbps可見光通信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超快電致發光的載流子動力學

    該研究將材料缺陷態轉化為提升器件性能的積極因素，為QLED高頻應用開辟新路徑。這種化缺陷為優勢的研究思路，不僅為QLED高頻應用開辟了新路徑，更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。

    該成果以“Accelerated response speed of quantum-dot light-emitting diodes by hole-trap-induced excitation memory”為題發表于Nature Electronics（論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41928-025-01350-0）。浙江大學博士生魯修遠與劍橋大學鄧云洲博士（原浙江大學博士后、現為瑪麗居里學者）為論文共同第一作者；鄧云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劃和國家自然科學基金委區域創新發展聯合基金重點項目的支持。