研究背景：

传统 LED、OLED、QLED 等电致发光器件通常依赖电子和空穴从电极持续注入，并在发光层中复合发光。这一模式已经非常成熟，但在微纳显示、柔性器件和高密度阵列中，也逐渐暴露出一些瓶颈：电极布线越来越复杂，欧姆接触和能级匹配要求更高，微纳加工带来的侧壁/界面损伤更难避免，相邻像素之间的串扰和可靠性问题也更加突出。

那么，电致发光是否一定要依赖持续载流子注入？

文章概述：

福州大学吴朝兴团队在 Advanced Electronic Materials 发表综述文章，系统总结了非载流子注入电致发光（non-carrier-injection electroluminescence, NCI-EL）的研究进展和应用前景。NCI-EL 利用交流电场及其伴随的位移电流，激活器件内部已有的电荷储库，如陷阱态、界面电荷、极化电荷或本征载流子，并驱动其辐射复合发光。换句话说，它不再主要依靠外部电极“持续注入”载流子，而是通过电场调控器件内部的电荷状态来实现发光。

图文导读：

亮点一：重新理解“电驱动发光”

NCI-EL 的核心在于把电场、位移电流和内部电荷储库联系起来。在交流电场作用下，器件内部的载流子会发生积累、释放、退陷、电离、隧穿或碰撞激发，并在特定时间窗口内完成辐射复合。

这使 NCI-EL 与传统注入型电致发光形成明显区别：传统器件强调电极注入、载流子传输和复合平衡；NCI-EL 则更强调交流电场如何调控内部电荷，并把能量耦合到发光过程。

图1.NCI-EL 与传统注入型 EL 的机制对比

亮点二：器件结构有望更简洁

由于 NCI-EL 不严格依赖连续直流注入和理想欧姆接触，器件结构可以采用更灵活的设计。综述将代表性结构归纳为四类：平面非注入结构、叉指电极结构、单端结构和同轴结构。

其中，单端结构尤其适合降低复杂阵列中的布线压力；叉指电极结构有利于在面内形成局域强电场；同轴结构则适合发光纤维、可拉伸器件和可穿戴系统。绝缘层在这些结构中不只是阻挡电流的“隔离层”，更是调控电场分布、位移电流和内部电荷激活过程的关键组成部分。

图2.NCI-EL 器件结构分类

亮点三：材料平台覆盖广

文章总结了多类 NCI-EL 相关发光材料，包括有机/聚合物材料、GaN 等宽禁带半导体、胶体量子点、二维过渡金属硫族化物以及复合/杂化体系。

这些材料的微观机制并不完全相同，但可以放在统一框架下理解：它们都需要在强交流电场下保持稳定，提供可被电场激活的内部电荷来源，并具备高效辐射复合能力。宽禁带半导体适合高可靠微纳 LED，量子点适合高色纯度显示，有机和聚合物材料适合柔性与可穿戴器件，二维材料则为超薄发光器件和强场激子物理研究提供了平台。

图3.NCI-EL 关键发光材料分类

亮点四：从微纳显示到无损检测

NCI-EL 在微纳显示中具有直接吸引力。通过高频交流电场限制载流子在像素内的有效复合时间窗口，可减弱横向扩散和像素串扰；通过单端或频率选择性驱动，也有望减少互连数量，为超高 PPI 显示提供新的像素架构。

在检测和传感方面，NCI-EL 的发光强度、相位和光谱对电场分布、介电状态、寄生电容/电阻以及界面状态高度敏感。因此，它既可以是发光器件，也可以是电场和材料状态的原位光学探针。例如，单端交流电致发光可用于 LED 外延片无损检测；基于位移电流驱动的发光结构可用于高压输电线路的非接触监测；柔性交流发光器件还可将触觉、压力或生理界面信号转化为可视化光学图案。

图4.NCI-EL用于无损检测与传感

亮点五：发光也可以承载信息处理

NCI-EL 的另一个重要特点是波形可编程和历史依赖发光。通过调节交流驱动信号的频率、幅度、相位和叠加方式，发光脉冲可被分裂、编码和调制。由于输出光信号不仅取决于当前电压，还与内部载流子消耗、陷阱释放和电场变化历史有关，NCI-EL 可用于物理层加密光通信。

此外，这种具有记忆效应的发光响应还可用于模拟神经脉冲和突触样行为，为感知、通信和计算一体化的类脑光电系统提供新的器件思路。

图5： NCI-EL 用于光信息传输和类脑功能

未来挑战

尽管 NCI-EL 展现出独特优势，但要从概念验证走向工程应用，仍需解决几个关键问题：降低工作电压、提高能效、增强高场高频循环下的可靠性、建立从位移电流到载流子动力学再到器件电路的统一模型，并推动相关结构与 CMOS、显示制造、封装和大面积制备工艺兼容。

总体来看，NCI-EL 为电致发光提供了一条不同于传统载流子注入的新路径。它不仅可能简化发光器件结构，也为微纳显示、无损检测、非接触传感、光通信加密和类脑信息处理带来了新的设计空间。

论文信息：

Research Progress and Applications of Non-Carrier-Injection Electroluminescence

Wei Huang, Jianbi Le, Rong Chen, Zhixian Lin, Xiongtu Zhou, Yongai Zhang, Chaoxing Wu*

Advanced Electronic Materials

DOI:10.1002/aelm.202500889

原文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aelm.202500889

期刊简介：

Advanced Electronic Materials重点发表物理：应用、材料科学：综合、纳米科技相关方向的文章。该期刊是一个跨学科论坛，在材料科学，物理学，电子和磁性材料工程领域进行同行评审，高质量，高影响力的研究。除了基础研究外，它还包括电子和磁性材料、自旋电子学、电子学、器件物理学和工程学、微纳机电系统和有机电子学的物理和物理性质的研究。