一、 【科学背景】
胶体量子点因其发光纯度高、光谱可调且兼容溶液加工，已成为高清显示领域的理想材料。由量子点组装而成的有序致密超晶格结构，能够激发集体光电效应，并显著抑制QLED器件的漏电，进而大幅提升器件性能，满足近眼显示、AR/VR等前沿应用对高亮度、高分辨率及长寿命的需求。然而，传统无序堆积的量子点薄膜存在能量无序和电荷积累问题；更棘手的是，在像素化图案过程中，量子点的有序结构极易遭到破坏，导致“结构有序性”与“可图案化”难以兼得。如何突破这一长期瓶颈，在QLED制造中实现兼具阵列化与结构有序性的超晶格薄膜，已成为领域内亟待解决的关键挑战。在这里，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，相关研究成果以“Pixelated quantum-dot superlattice leds”为题目发表在国际顶级期刊Nature上，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。
二、【科学贡献】
图1 CsPbBr₃ 量子点超晶格薄膜的端基控制与限域组装。© 2026 Nature
图2 PeQD 超晶格薄膜的结构与光电特性。© 2026 Nature
图3像素化 PeQD 超晶格 LED 的电致发光性能。© 2026 Nature
图4用于有源矩阵显示面板的像素化 PeQD 超晶格 LED。© 2026 Nature
三、【 创新点】
1．设计了一种新型配体BHOA（一种含羰基的叔铵配体），并与四丁基氟化铵共同作用，对CsPbBr₃量子点表面进行氟化重构。
2. 密度泛函理论计算表明，BHOA+F配体在(200)晶面上的结合能高达-3.59 eV，远强于传统油胺配体的-2.60 eV（图1b）。这种强键合使得量子点在溶液老化、紫外辐照及热循环测试中表现出优异的稳定性。
3. 为验证实际显示应用潜力，研究团队将超晶格阵列直接与商用低温多晶硅薄膜晶体管背板集成，制作了1.85英寸、分辨率为300 PPI的有源矩阵显示屏。
四、【 科学启迪】
量子点（QD）超晶格具有不同于无序固体的集体光电特性¹⁻⁴，但由于难以获得空间界定明确、结构连贯有序的薄膜，其在高分辨率显示器件中的集成长期面临瓶颈。针对这一挑战，本工作通过配体工程与限域组装策略的协同创新，实现了关键突破。采用配体-氟化物协同稳定方法，对具有稳固表面终端的菱形十二面体 CsPbBr₃ 纳米晶进行工程化设计，并利用毛细管液桥限域组装，成功制备出兼具面内长程有序、垂直限域和精确空间图案化特征的像素化钙钛矿量子点（PeQD）超晶格薄膜阵列。该超晶格薄膜表现出降低的能量无序度和增强的电子耦合。将其集成到发光二极管（LED）中，电驱动的 PeQD 超晶格器件实现了 30.9% 的外量子效率、117,144 cd·m⁻² 的高亮度以及高达 5,080 像素/英寸的像素密度；在 100 cd·m⁻² 亮度下的外推工作半寿命（T₅₀）达 12,411 小时，较此前报道的像素化 PeQD LED 提升逾千倍。更重要的是，该工艺与光刻图案化及商用薄膜晶体管（TFT）背板完全兼容。成功将图案化超晶格直接集成到商用 TFT 背板上，构建出 1.85 英寸、具备全灰阶控制与视频播放能力的有源矩阵显示器。此外，该策略已拓展至蓝光与红光钙钛矿量子点，预示着一个基于有序量子点超晶格的薄膜光电器件平台正在形成。综上，本工作确立了胶体量子点超晶格作为下一代高分辨率、高稳定性、高效率钙钛矿显示技术的可行材料平台与制造方案。
原文详情：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10392-z
