上海大学杨绪勇团队在Nature上发表突破性研究成果

4月15日，上海大学机电工程与自动化学院新型显示技术及应用集成教育部重点实验室杨绪勇教授团队联合吉林大学吴雨辰教授团队与韩国首尔大学Tae-Woo Lee教授团队以“Pixelated quantum-dot superlattice LEDs（像素化量子点超晶格发光二极管）”为题，在《自然》(Nature)国际顶级期刊上发表了关于量子点超晶格及其显示应用方面取得的突破性研究进展。

面向新型显示国家重大需求，杨绪勇教授团队长期致力于杂化光电半导体与集成制造前沿领域研究，利用多学科交叉研究方法，在新材料合成、光物理分析、器件结构设计与显示集成等方面取得了系列创新成果。该项成果也是杨绪勇教授团队继2023、2024、2025年在Nature上作为通讯作者发表杂化半导体LED领域研究论文以来（Nature 2023，622， 493-498；Nature 2024，631，73-79；Nature 2025，639，633-638），取得的又一重大研究进展。这也标志着上海大学机电工程与自动化学院在推进机械工程国家一流学科建设，提升基础研究原创能力方面再获新突破。

此次研究成果是由上海大学、吉林大学和首尔大学等单位联合攻关、合作完成。其中，上海大学为第一完成单位，上海大学杨绪勇教授、吉林大学吴雨辰教授与首尔大学Tae-Woo Lee教授为论文通讯作者；上海大学张成喜博士后（现为江苏科技大学副教授）、首尔大学曾庆森研究教授、中科大苏州高等研究院李辉博士后为论文的共同第一作者。研究成果得到了国家自然基金委青年科学基金A类项目、国家重点研究计划、上海市科委等资助。

胶体量子点具有发光颜色纯度高、光谱易调节、可溶液加工等突出优点，已成为高清显示领域的明星材料。当量子点组装成超晶格等有序致密薄膜结构时，可产生集体光电效应并有效抑制发光器件(QLED)的漏电等问题，从而显著提升性能，能够满足近眼显示、AR/VR等前沿显示技术对高亮度、高分辨和长寿命的需求。传统方法制备的量子点薄膜一般呈无序堆积，导致能量无序和器件工作中的电荷积累；同时，图案像素化过程易破坏其有序结构，从而形成“结构有序与可图案化难以兼得”的关键瓶颈。因此，如何在QLED制造中实现超晶格薄膜的阵列化并保持其结构有序性，是长期困扰领域内研究者的重要挑战。

针对上述挑战，杨绪勇教授团队与合作者创新性地提出了“超晶格大面积组装-量子点器件像素化-显示系统集成”全链条解决策略，实现了像素化的超晶格量子点高分辨显示。通过开发有机配体-氟表面重构技术，制备出高效发光且形貌规整的菱形十二面体量子点；并利用液桥限域组装方法实现了面内长程有序、空间图案精确的量子点超晶格薄膜阵列。该超晶格薄膜展现出了更低的能量无序度、更强的电子耦合能力以及超荧光等特性，实现了从无序跳跃输运向带状输运的转变，从而显著提升载流子注入与辐射复合效率，并有效抑制了高电流密度下的非辐射损耗与局部电荷积累，使器件在高亮度工作条件下仍能保持高效率与稳定性，突破了传统QLED中“亮度、效率与分辨率难以兼顾”的难题。基于该像素化超晶格构筑的QLED器件兼具高的发光效率(外量子效率>30%)、亮度(>10万cd m-2)与像素密度(>5000 PPI)。进一步，通过与薄膜晶体管(TFT)背板的一体化集成，成功制作出了高灰阶有源矩阵动态显示器。该研究实现了像素化量子点超晶格的精准自组装及可控的光电性质，为构建高性能、高分辨的全彩显示器提供了新材料体系与创新技术路径，展现出量子点超晶格在光电器件中应用的巨大潜力。

上海大学始终坚持“四个面向”战略导向，紧扣上海“五个中心”建设总体布局，主动对接“2+3+6+6”现代化产业体系，聚焦科技创新能力提升，持续推进有组织科研，促进人才培养与科研研究、社会服务一体发展。“十四五”以来，学校在顶级学术期刊Nature、Cell和Science发表12篇论文，不断深化基础研究，持续增强创新策源能力，为上海国际科创中心建设贡献力量。

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来源：机电工程与自动化学院 科研管理部

责编：魏仲奇