电致发光二极管（LED）是基本的半导体器件之一，根据材料不同，可分为氮化镓发光二极管（GaN-LED）、有机电致发光二极管（OLED）、量子点电致发光二极管（QLED）等，广泛应用于显示、照明、激光、通信等领域。随着AI技术发展，AR显示、高速光通信和光计算等应用对LED器件的响应速度和亮度提出了更高要求。时间电致发光（TREL）是评估LED发光特性的关键测试方法，可揭示LED瞬态发光行为，是加速材料和器件开发的重要工具。然而长期以来，学术界忽略了LED器件的宏观电学效应和微观载流子动力学的关联，限制了该方法的分析和应用。

近日，北京理工大学智能光子学课题组在国际期刊《Nano Letters》上发表题为“Voltage-Current-Emission Framework of Time-Resolved Electroluminescence”的研究论文。该工作将半导体器件的等效电路模型与载流子动力学相结合，提出了“电压—电流—发光”（VCE）物理框架，实验结果表明，该框架为LED电致发光提供了普适性的定量分析理论。论文第一作者为北京理工大学鲍辉博士，通讯作者为钟海政教授，TCL工业研究院新型显示技术部吴龙佳博士，中国科学院半导体研究所郭亚楠研究员，中国科学院理化技术研究所王鹰研究员，以及北京航空航天大学集成电路科学与工程学院闫建昌教授参与了本项研究。

图1 VCE框架示意图。 (a) 器件结构与脉冲电压输入；(b) 基于二极管的RC等效电路；(c) 模拟的电容电流与 (d) 二极管电流；(e) 发光层载流子动力学示意图；(f) 模拟的二极管电流及对应的TREL曲线。 

研究工作得到了国家自然科学基金（52525309、U23A20683）的项目资助，以及TCL公司、中科潞安紫外光电科技有限公司和北京理工大学低维量子结构与器件国家重点实验室的平台支持。