近日，我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，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，而是受到先前激發曆史調控的動態過程。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。後續電脈沖觸發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。

图1 记忆效应加快QLED的响应速度

    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。通過工藝創新構築了新型微米尺度器件（micro-QLED），將器件電容顯著降低並壓縮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。

图2 QLED超快电致发光的载流子动力学

    該研究將材料缺陷態轉化爲提升器件性能的積極因素，爲QLED高頻應用開辟新路徑。這種化缺陷爲優勢的研究思路，不僅爲QLED高頻應用開辟了新路徑，更爲其他光電材料體系中缺陷態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。