페로브스카이트 반도체 재료는 우수한 광전 변환 특성, 조절 가능한 밴드갭, 용이한 제조 및 저비용 등의 장점으로 차세대 발광 디스플레이 및 광전 소자에서 큰 응용 잠재력을 갖고 있다. CsPbBr₃와 같은 무기 페로브스카이트 양자점은 독특한 발광 특성으로 인해 페로브스카이트 발광 연구 분야의 중심이 되었다. 그러나 발광 성능과 환경 안정성에는 여전히 일정한 한계가 존재한다. 본 논문에서는 유기 양이온 도핑 전략과 정상상태 및 과도 광학 분광학 기법을 결합하여 메틸암모늄 이온(FA⁺) 도핑이 전 무기 페로브스카이트 CsPbBr₃의 광학 성능 및 안정성 최적화에 미치는 영향을 체계적으로 연구하였다. 연구 결과, FA⁺ 도핑은 CsPbBr₃의 발광 성능을 현저히 향상시켰으며, FA⁺ 비율이 20%일 때 광발광 강도가 가장 강해져 도핑 전보다 약 2.8배 증가하였다. 온도 가변 형광 스펙트럼 분석을 통해 Cs_0.8FA_0.2PbBr₃의 여기자 결합 에너지가 47.1 meV임을 확인하였다. FA⁺ 도핑은 CsPbBr₃의 종방향 광학 포논 에너지를 낮추어 비복사 재결합 속도를 줄이고 발광 양자 효율을 향상시키는 데 기여하였다. 과도 광학 분광 분석 결과, FA⁺ 도핑 후 CsPbBr₃ 내에서 뜨거운 여기자 탈속 및 비복사 재결합이 지연되어 평균 형광 수명이 13.68 ns에서 19.56 ns로, 여기자 수명이 774.1 ps에서 1,319.2 ps로 연장되었다. 위 Cs_0.8FA_0.2PbBr₃ 양자점으로 제작한 발광 다이오드는 안정적이고 이상적인 백색광 발광을 나타내었으며, 색좌표는 (0.3784, 0.3163)이다. 본 연구 결과는 FA⁺ 도핑을 통한 CsPbBr₃ 양자점 광학 성능 조절의 가능성을 입증하며 백색광 LED 설계 및 응용에 대한 지침을 제공한다.

유기-무기 하이브리드 페로브스카이트; 메틸암모늄 이온 도핑; 형광 분광; 과도 분광; 백색광 LED