上海大學楊緒勇團隊在Nature上發表突破性研究成果

4月15日，上海大學機電工程與自動化學院新型顯示技術及應用集成教育部重點實驗室楊緒勇教授團隊聯合吉林大學吳雨辰教授團隊與韓國首爾大學Tae-Woo Lee教授團隊以“Pixelated quantum-dot superlattice LEDs（像素化量子點超晶格發光二極管）”為題，在《自然》(Nature)國際頂級期刊上發表了關于量子點超晶格及其顯示應用方面取得的突破性研究進展。

面向新型顯示國家重大需求，楊緒勇教授團隊長期致力于雜化光電半導體與集成制造前沿領域研究，利用多學科交叉研究方法，在新材料合成、光物理分析、器件結構設計與顯示集成等方面取得了系列創新成果。該項成果也是楊緒勇教授團隊繼2023、2024、2025年在Nature上作為通訊作者發表雜化半導體LED領域研究論文以來（Nature 2023，622， 493-498；Nature 2024，631，73-79；Nature 2025，639，633-638），取得的又一重大研究進展。這也標志著上海大學機電工程與自動化學院在推進機械工程國家一流學科建設，提升基礎研究原創能力方面再獲新突破。

此次研究成果是由上海大學、吉林大學和首爾大學等單位聯合攻關、合作完成。其中，上海大學為第一完成單位，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教授為論文通訊作者；上海大學張成喜博士后（現為江蘇科技大學副教授）、首爾大學曾慶森研究教授、中科大蘇州高等研究院李輝博士后為論文的共同第一作者。研究成果得到了國家自然基金委青年科學基金A類項目、國家重點研究計劃、上海市科委等資助。

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，能夠滿足近眼顯示、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，圖案像素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，是長期困擾領域內研究者的重要挑戰。

針對上述挑戰，楊緒勇教授團隊與合作者創新性地提出了“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，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。

上海大學始終堅持“四個面向”戰略導向，緊扣上海“五個中心”建設總體布局，主動對接“2+3+6+6”現代化產業體系，聚焦科技創新能力提升，持續推進有組織科研，促進人才培養與科研研究、社會服務一體發展。“十四五”以來，學校在頂級學術期刊Nature、Cell和Science發表12篇論文，不斷深化基礎研究，持續增強創新策源能力，為上海國際科創中心建設貢獻力量。

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來源：機電工程與自動化學院 科研管理部

責編：魏仲奇