李福山团队Nature｜超高分辨全彩QLED突破
专属客服号
微信订阅号
大数据治理
全面提升数据价值
赋能业务提质增效
Banner本文由论文作者团队投稿
导读
随着增强现实（AR）与虚拟现实（VR）技术的快速发展，显示系统正迈向“视网膜级分辨率”（>10,000 PPI）。在这一背景下，量子点发光二极管（QLED）因其高色纯度与可溶液加工特性，被认为是实现下一代近眼显示的关键技术路径。
然而，当像素尺寸缩小至亚微米尺度时，传统技术面临三重核心挑战：图案难以高精度构建、RGB像素易串扰、器件效率与稳定性显著下降。这些问题从制造到物理机制层面共同制约了超高分辨显示的发展。针对上述瓶颈，福州大学李福山团队从纳米制造工艺与器件物理机制两个维度开展系统性研究，提出并实现了一体化解决方案，实现超高分辨全彩QLED的“像素级完美”，并建立了“结构—电场—性能”的内在关联。相关成果以“Nanoscale transfer-printed full-colour ultrahigh-resolution quantum dot LEDs”发表于Nature，青年教师林立华为第一作者，李福山教授为通讯作者。
一、工艺突破：纳米尺度“精准印刷”全彩像素
为解决高分辨率图案构建难题，团队提出硬质纳米压印—整体倒置转印（NP–TP）技术，实现亚微米尺度下量子点像素阵列的高保真复制与高效转移。该方法利用可重复使用的硬质硅模板，实现9,072–25,400 PPI范围内稳定图案精度，避免传统软印章形变问题。在此基础上，团队提出“双作用力动力学（DAFD）”策略，通过垂直压缩与横向收缩协同作用，实现量子点在微孔中的致密重排与无空隙填充，从而显著提升发光均匀性。此外，通过整体倒置转印与牺牲层保护设计，有效消除了多色图案化中的残留污染与RGB串扰问题，实现了高纯度、高一致性的全彩像素阵列构建。该工艺同时兼容柔性基底与钙钛矿量子点等敏感材料，展现出良好的通用性。
图1：NP–TP工艺与高保真像素构建
二、机制突破：揭示电场非均匀分布主导失效机制
在器件物理层面，团队系统揭示：亚微米限域结构中电场非均匀分布是性能退化的关键根源。研究发现，像素边缘存在显著电场集中效应，会引发电流拥挤、非辐射复合增强及局部热积累，从而限制器件效率与寿命。针对这一机制，团队提出介电匹配策略：通过在电荷阻挡层引入TiO₂纳米颗粒，调控材料介电常数，使其与发光层匹配，从而实现电场均匀化。通过系统实验验证，明确建立了：介电匹配 → 电场均匀化 → 性能提升 的因果关系。在此基础上，红光QLED在12,700 PPI下实现：EQE：26.1%，寿命：65,190小时，绿光与蓝光效率分别提升124%和119%。
图2：电场重构机制与介电匹配调控
三、系统突破：实现可驱动的全彩显示原型
在系统集成层面，团队进一步实现了：1）RGB像素化白光器件EQE达10.1%，刷新纪录，2）与CMOS驱动电路集成，3）构建可逐像素控制的显示原型。该原型能够实现动态显示，相当于“给每一个纳米像素配备独立控制电路”，验证了其在实际显示芯片中的应用潜力。
图3：全彩器件与主动驱动显示验证
四、总结与展望
本研究实现了从纳米制造工艺 → 电场调控机制 → 系统级显示验证的全链路突破，不仅解决了超高分辨QLED“如何制造”的工程难题，更从物理本质上揭示了性能限制机制，并提出具有普适性的调控策略。这一“结构—电场—性能”协同优化范式，为下一代AR/VR显示及高端显示芯片发展提供了关键技术路径，具有重要的科学意义与应用前景。
论文信息
Lin, L., Wang, J., Hu, H. et al. Nanoscale transfer-printed full-colour ultrahigh-resolution quantum dot LEDs. Nature (2026).
欢迎课题组投宣传稿
请扫码联系值班编辑
编辑：赵阳
