在國家自然科學基金項目（批準號：T2525035、52102182、62174104、T2425026、52173190）資助下，上海大學楊緒勇教授、吉林大學吳雨辰教授與首爾大學Tae-Woo Lee教授合作，在量子點超晶格及高清顯示應用方面取得新進展。研究成果以“像素化量子點超晶格發光二極管（Pixelated quantum-dot superlattice LEDs）”為題，于2026年4月15日發表于《自然》（Nature）期刊，論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10392-z。
膠體量子點具有發光顏色純度高、光譜易調節、可溶液加工等突出優點，已成為高清顯示領域的明星材料。當量子點組裝成超晶格等有序致密薄膜結構時，可產生集體光電效應并有效抑制發光器件（QLED）的漏電等問題，從而顯著提升性能，以滿足近眼顯示、AR/VR等前沿顯示技術對高亮度、高分辨和長壽命的需求。傳統方法制備的量子點薄膜一般呈無序堆積，導致能量無序和器件工作中的電荷積累；同時，像素圖案化過程易破壞其有序結構，從而形成“結構有序與可圖案化難以兼得”的關鍵瓶頸。因此，如何在QLED制造中實現超晶格薄膜的陣列化并保持其結構有序性，是領域內研究者長期面臨的重要挑戰。
針對上述挑戰，團隊創新性地提出了“超晶格大面積組裝-量子點器件像素化-顯示系統集成”全鏈條解決策略，實現了像素化的超晶格量子點高分辨顯示。通過開發有機配體-氟表面重構技術，制備出高效發光且形貌規整的菱形十二面體量子點；并利用液橋限域組裝方法實現了面內長程有序、空間圖案精確的量子點超晶格薄膜陣列。該超晶格薄膜展現出了更低的能量無序度、更強的電子耦合能力以及超熒光等特性，實現了從無序跳躍輸運向帶狀輸運的轉變，從而顯著提升載流子注入與輻射復合效率，并有效抑制了高電流密度下的非輻射損耗與局部電荷積累，使器件在高亮度工作條件下仍能保持高效率與穩定性，突破了傳統QLED中“亮度、效率與分辨率難以兼顧”的難題。基于該像素化超晶格構筑的QLED器件兼具高的發光效率（外量子效率>30 %）、亮度（>10萬cd m-2）與像素密度（>5000 PPI）。進一步，通過與薄膜晶體管（TFT）背板的一體化集成，團隊成功制作出了高灰階有源矩陣動態顯示器。該研究實現了像素化量子點超晶格的精準自組裝及可控的光電性質，為構建高性能、高分辨的全彩顯示器提供了新材料體系與創新技術路徑，展現出量子點超晶格在光電器件中應用的巨大潛力。
圖 像素化超晶格QLED及顯示集成。（a）量子點超晶格的透射電子顯微鏡（TEM）、選區電子衍射及高倍TEM圖；（b、c）溫度依賴的載流子遷移率μ及dμ/dT曲線；（d）時間分辨光致發光衰減曲線；（e、f）量子點超晶格陣列的SEM及其電致發光照片；（g）基于量子點超晶格的高分辨顯示器樣機圖像