峰值 EQE很高，为什么高驱动下效率还是会掉？

从 EQE–J曲线理解efficiency roll-off：器件评价为什么不能只看峰值效率。

在OLED、QLED、PeLED等电致发光器件论文中，“最高EQE”往往是最醒目的数字。但如果把视线从峰值移向更高电流密度或更高亮度工作区，会发现另一个同样关键的问题：器件在驱动增强后，效率还能保持多少？
这就是efficiency roll-off 所描述的核心现象。它不是“亮度下降”的同义词——器件亮度仍可能继续增加，而EQE、功率效率或其他效率指标已经开始下降。对于需要较高亮度或较高电流密度工作的器件，只报告峰值EQE 很难完整描述实际性能。
更重要的是，roll-off是一种“结果现象”，不是一个可以由曲线形状直接确定的单一机制。不同OLED、QLED、PeLED中可能涉及不同的激子、载流子、界面、电场与热过程。因而，真正有价值的问题不是看到EQE–J 下弯后立刻给机制贴标签，而是先确定效率损失发生在哪个工作区，再建立独立证据链。

图1. 什么是efficiency roll-off。概念/方法学示意，不代表具体器件实测数据。

1. 先把概念说清：roll-off是“效率掉了”，不是“亮度掉了”

以 EQE为例，器件从低驱动进入较高驱动区时，EQE往往先上升至峰值，随后可能随着电流密度继续增加而下降。这一效率保持能力，就是讨论roll-off 时真正关注的对象。

因此，一个器件完全可能在亮度继续上升的同时出现EQE roll-off。把roll-off 简化成“高亮度下亮度下降”会混淆两个不同的物理量。

同样需要明确的是，roll-off的横轴并不只有一种表达。研究中可以看到EQE–J、EQE–L，或者效率相对于辐亮度等不同呈现方式。跨器件比较时，必须先统一横轴、工作区间和效率定义。

2. 峰值EQE 相近，不代表实际工作区表现相近

峰值 EQE回答的是“这个器件在最佳工作点最高能达到多少效率”。但对于显示、照明或其他实际工作条件，更值得关注的是器件离开峰值后，效率下降得有多快。

两个器件可以拥有相近的EQEmax，却呈现完全不同的高驱动表现：一个在较低电流密度后就快速roll-off，另一个则可以在更宽的工作区保持较高效率。仅把两者写成“峰值EQE 相近”，会丢失非常重要的信息。

因此，更完整的报告至少应同时给出峰值EQE 及对应工作点、完整的EQE–J 或EQE–L 曲线，以及目标工作点下的效率。对于需要定量比较roll-off 的研究，还可以引入定义清晰的保持指标。

图2. 峰值EQE 与工作区效率。概念/方法学示意，不代表具体器件实测数据。

3. J90有什么用？它是一个比较工具，不是万能标准

一种常见做法是定义J90：当EQE 从峰值下降到其90% 时，对应的电流密度。2024年关于TADF OLED 的Nature 研究把J90 用作评价高亮度效率保持能力的figure of merit，并利用它比较不同激发态寿命和器件设计下的roll-off。

J90 的价值在于，它把一条完整曲线压缩成一个容易比较的工作点。但使用时仍需要说明：参考的是哪个峰值、J的单位和扫描范围是什么、数据是否覆盖了下降至90% 的区域。

更重要的是，不应把J90 写成所有LED 体系的统一强制标准。不同材料体系、器件结构和目标应用也可以使用其他明确定义的roll-off 指标。指标的作用是提高可比性，而不是取代完整曲线。

图3. J90的定义与使用边界。概念/方法学示意，不代表具体器件实测数据。

4. 为什么同样的roll-off，不能给OLED、QLED、PeLED套同一个解释？

因为不同发光体系的激发态和载流子物理并不完全相同。

在 OLED中，文献经常讨论三重态—三重态湮灭（TTA）、三重态—极化子湮灭（TPA）、单重态—三重态湮灭（STA）、电荷失衡、复合区变化以及热相关效应等。对于TADF OLED，激发态寿命与高密度湮灭过程尤其受到关注。

在 QLED中，Auger非辐射复合、电子或载流子泄漏、电荷积累、电场诱导淬灭和Joule heating等都是常见候选因素。已有研究通过电泵浦瞬态吸收等方法对特定器件中的不同损失过程进行分离和定量，但这种结论只能在相应器件和实验边界内解释，不能推广成“所有QLED roll-off 都由某一个过程主导”。

PeLED 的讨论又有自身特点。除高载流子密度下的Auger 过程、电荷失衡和缺陷/陷阱损失外，离子迁移以及Joule heating 等也可能参与高驱动下的性能变化。

所以，“候选机制”与“已经证明的主导机制”必须严格区分。

图4. 不同LED 体系的roll-off 候选机制。概念/方法学示意，不代表具体器件实测数据。

5. 一条EQE–J 曲线能告诉我们什么，又不能告诉我们什么？

EQE–J 最可靠的信息是：效率在什么驱动区达到峰值、从哪里开始下降、下降速度大致如何，以及不同器件设计是否改变了这一工作区。

但仅凭曲线本身，通常不能唯一判断效率下降究竟来自激子湮灭、载流子泄漏、电场淬灭、界面过程还是热效应。多种机制可能同时存在，而且其相对权重还可能随电流密度变化。

更稳妥的诊断流程是先确认绝对EQE 与同步电流测量可信，再结合J–V、EL光谱、亮度或辐亮度随工作点的变化；随后通过连续/脉冲驱动、扫描速率、温度依赖等手段观察时间尺度和热相关特征；必要时再加入PL/EL 瞬态、瞬态吸收、单载流子器件、结构对照和电学/光学模拟。

只有多项独立证据共同指向同一过程时，才适合进一步做机制归因。

图5. roll-off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。

6. 从“最高效率”走向“工作区效率”，器件报告应该怎样升级？

对于高性能电致发光器件，一个更有信息量的效率报告可以分成四层。

第一层是峰值信息：EQEmax、对应的电流密度/亮度或辐亮度、工作电压和EL 光谱。

第二层是工作区表现：完整EQE–J 或EQE–L 曲线，以及目标应用工作点的效率。

第三层是roll-off 指标：如果采用J90 或其他指标，需要同时写清定义、归一化基准、扫描范围和数据处理方式。

第四层是测量边界：绝对或相对EQE 方法、光学收集几何、校准方式、器件有效面积、温度和驱动模式等。

这种报告方式的意义，不只是让图更完整，而是避免用单一峰值掩盖器件在真实工作区的效率变化。

图6. roll-off结果报告框架。概念/方法学示意，不代表具体器件实测数据。

7. 结语

从器件评价角度看，峰值EQE、roll-off和 roll-off机制其实是三个不同层级的问题。
峰值EQE 告诉我们器件“最高能做到多少”；roll-off告诉我们驱动增强后“还能保持多少”；而机制研究才进一步回答“为什么会掉”。
把这三个问题分开，再用绝对EQE、同步电学与光谱数据以及必要的动力学和结构对照重新串起来，才能从一个漂亮的峰值数字走向真正可解释、可比较的器件效率评价。

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

参考资料

1. High-brightness TADF OLED study introducing J90 as a figure of merit for efficiency roll-off. Nature (2024).

2. Quantitative analysis of efficiency roll-off mechanisms in quantum-dot light-emitting diodes using electrically pumped transient absorption and complementary measurements. Advanced Science (2024).

3. Recent reviews and roadmap literature on high-current-density efficiency loss in perovskite light-emitting diodes, including charge balance, Auger recombination, defects, ion migration and thermal effects.

4. 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。

检索关键词

efficiency roll-off；EQE–J；J90；OLED；QLED；PeLED；高亮度效率；Auger recombination；TTA；TPA；Joule heating