关键词：PLQY,EL-EQE,外量子效率,OLED,QLED,PeLED,电荷平衡,非辐射复合,光提取,outcoupling,积分球

材料 PLQY很高，为什么做成LED 后 EQE还是上不去？

从材料辐射效率到完整器件效率：把电荷、复合与光提取放回同一条证据链。

在OLED、QLED、PeLED等发光器件研究中，一个很常见的现象是：发光材料或发光层已经表现出很高的光致发光量子产率（PLQY），但做成电致发光器件后，外量子效率（EL-EQE）并没有按相同比例提高。
这并不矛盾。PLQY与 EL-EQE回答的是两个不同层级的问题。PLQY主要描述特定光激发条件下，样品吸收光子后产生发射光子的效率；EL-EQE则面向完整电致发光器件，评价注入载流子最终转化为器件外部出射光子的效率。两者之间还隔着电荷注入与输运、复合/激发态形成、器件工作态下的辐射与非辐射竞争，以及光学模式和光提取等环节。
因此，“PLQY已经很高，但EQE 仍受限”并不是一个单一机制问题，而更适合作为器件诊断的起点。

图1. 高 PLQY为什么不等于高EL-EQE。概念/方法学示意，不代表具体器件实测数据。

1. 先把两个量分清：PLQY与 EL-EQE的分母就不一样

PLQY 通常定义为发射光子数与吸收光子数之比。它与样品形态、激发波长和激发密度、环境条件以及测量方法有关，因此讨论PLQY 时必须同时说明测试对象和条件。

EL-EQE则是器件外部出射光子数与注入电子数之比。它不仅取决于发光层能否高效辐射，还取决于载流子是否有效注入并在合适区域复合，以及内部产生的光有多少能够耦合到器件外部。

这也是为什么不能把“高PLQY”直接写成“高EQE 的充分条件”。更严谨的说法是：高PLQY 往往是获得高器件效率的重要材料基础之一，但完整器件仍可能受到电学、界面和光学损失限制。

2. EQE 分解可以帮助思考，但不能把一个公式机械套到所有体系

在 OLED文献中，EQE常被分解为电荷复合/平衡、激子利用或自旋统计、辐射效率以及光提取效率等因子的乘积。这样的分解非常适合建立诊断思路：效率损失究竟更可能发生在电注入与复合、发光态辐射过程，还是器件光学输出环节？

但这里存在重要边界。OLED、QLED和 PeLED的发光物理并不完全相同，文献中的符号、因子定义和适用前提也会变化。例如，OLED中常见的自旋统计或激子利用表述，不应未经说明直接移植到所有量子点或钙钛矿LED。

因此，本文把EQE 分解当作“候选损失层级”的诊断框架，而不是用某一套固定系数去反推出具体机制。

图2.EQE 分解：诊断框架与模型边界。概念/方法学示意，不代表具体器件实测数据。

3. 为什么薄膜PLQY 不能直接代表器件工作态的辐射效率？

PL 测量和EL 工作状态可以共享某些发光态，但它们的激发路径并不相同。

PL 中，材料首先吸收外部光子形成激发态，再经历辐射和非辐射竞争。EL中，电子和空穴需要从不同电极注入，经过传输层进入发光区域，形成复合态或激发态；这个过程同时受到能级匹配、载流子迁移、界面电荷、电场和复合区位置等影响。

此外，离线薄膜PLQY 的激发密度、薄膜环境和光学边界，也可能与器件实际工作状态不同。因此，即使两者使用相同发光材料，也不宜把薄膜PLQY 无条件等同于器件内部辐射效率。

近期 OLED研究已经给出了很直观的案例：PLQY略低的发光层器件反而获得了更高EQE，作者将其与更好的空穴输运、载流子平衡以及可能减弱的界面电荷诱导激子淬灭联系起来。这说明器件效率不能只由PLQY 排序。

图3.PL 与 EL的激发路径差异。概念/方法学示意，不代表具体器件实测数据。

4. 高PLQY、低EQE：首先意味着“还有其他限制项”，而不是自动指向某个机制

当一个材料体系的PLQY 已经较高，而EL-EQE 仍明显受限时，可以把注意力扩展到三个方向。

第一是电荷注入和复合。电子、空穴注入不平衡，载流子泄漏或复合区偏移，都可能降低有效发光载流子的比例。

第二是器件工作态下的额外非辐射损失。界面、局部电荷积累、高电流密度或其他工作条件可能引入薄膜PL 测量中不明显的损失过程。

第三是光学输出。即使器件内部已经产生光子，一部分光仍可能耦合到基底模式、波导模式或与金属邻近的损耗通道，而没有成为外部可收集光。

这些都是候选因素。仅凭“PLQY高、EQE低”这一组现象，并不能判断究竟是哪一种机制占主导。

图4.PLQY 与EL-EQE 联合使用的证据链。概念/方法学示意，不代表具体器件实测数据。

5. 光提取为什么会成为高效率器件越来越重要的一层？

对于多层平面发光器件，内部产生的光需要跨越不同折射率的功能层、透明电极和基底才能进入空气。全反射、波导约束以及金属邻近损耗都会改变光学模式分配。

近年来QLED的光提取研究持续关注微腔工程、折射率调控、发光偶极取向以及表面/界面结构。这些策略的共同目标，是让更多已经产生的内部光耦合到可提取模式。

这里同样要避免一个过度简化的说法：不能把某个常见的“20%左右”经验值当作所有平面器件固定的光提取效率。ηout会随器件层厚、折射率、发光位置、偶极取向、电极和外部提取结构变化。任何定量判断都应针对具体器件进行测量或光学模拟。

图5.器件光学与光提取边界。概念/方法学示意，不代表具体器件实测数据。

6. 怎样把PLQY 和绝对EL-EQE 真正用成一套诊断工具？

更可靠的做法不是建立一个固定的“PLQY→EQE换算表”，而是做受控比较。

第一步，确认PLQY 本身可比。样品形态、环境、激发波长、激发密度、吸收条件和积分球校准应尽量一致。

第二步，在明确的测量几何下获得绝对EL-EQE，并记录EQE 随电流密度或实际工作点的变化，而不只比较峰值EQE。

第三步，看PLQY 与EQE 在同一材料/器件系列中是否同向变化。如果PLQY 提高而EQE 没有同步改善，就说明材料辐射效率之外仍存在其他限制因素。

第四步，再加入独立证据：J–V、单载流子器件、PL/EL光谱及其工作点依赖、瞬态动力学、角分布或光学模拟等。只有多项证据共同指向同一过程，才适合进一步做机制归因。

图6. 高 PLQY、低EQE 的证据驱动诊断流程。概念/方法学示意，不代表具体器件实测数据。

7. 结语

(1) PLQY 和 EL-EQE并不是两个彼此竞争的指标，而是分别站在“材料发光”和“完整器件效率”两个层级观察同一个发光体系。
(2) 当PLQY 还不高时，材料或薄膜的辐射/非辐射竞争通常值得优先关注；当PLQY 已经较高而EQE 仍受限时，研究重点就需要进一步延伸到电荷注入与平衡、器件工作态损失以及光提取。
(3) 真正有价值的不是用一个PLQY 数字预测EQE，而是把PLQY、绝对EL-EQE、电学、光谱和器件光学组织成一条可验证的证据链。这样得到的结论，才更接近“效率损失究竟发生在哪里”。

8.相关设备

电致发光量子效率测量系统HiYield-EL

HiYield-EL绝对法电致发光特性测量系统是东谱科技HiOE综合发光特性测量平台中的重要成员，用于对电致发光样品的发光特性进行精确测量。HiYield-EL系统能够以一流的检测精度对电致发光器件进行纵深测量，得到全面的绝对法测量的电致发光效率参数：

(1) 外量子效率（EQE）、电流效率、功率效率等；

(2) 电压（V）、电流（I）、电流密度（J）、电功率（W）、电功率密度等；

(3) 光谱功率分布、辐射通量、光通量、光视效能、峰值波长、主波长等；

(4) CIE色度坐标、相关色温（CCT）、显色指数（CRI）、RGB颜色值等；

(5) EQE-t、V-t、J-t、λ-t 、CE-t、LE-t、PE-t、CIE-t曲线等。

HiYield-EL

本文讨论的是方法学与器件诊断框架，不把任何单一测量结果直接等同于具体损失机制。具体系统配置和可选模块以实际方案为准。

参考资料

1. Simultaneous control of carrier transport and film polarization of emission layers aimed at high-performance OLEDs. Nature Communications (2024).

2. Jha, R. K.; Kim, H.; Cho, S. Light outcoupling strategies for quantum dot light-emitting diodes. Nanoscale 18, 2916–2941 (2026). DOI: 10.1039/D5NR03160E.

3. Oriental Spectra. 电致发光量子效率测量仪HiYield-EL / Absolute Electroluminescence Measurement System HiYield-EL. 官方产品资料，访问于2026 年。

4. Oriental Spectra. 光致发光量子效率测量系统HiYield-PL. 官方产品资料，访问于2026 年。