铅-free Cs$_3$Cu$_2$X$_5$ 卤化物的构成相关等离子体增强发射：DFT--FDTD 研究
光学
2026-02-24 v1
摘要
铅-free CsCuX (X = Cl, Br, I) 卤化物表现出高光致发光量子产率和优异的环境稳定性，但基于这些材料的发光器件因光学出入耦合不足而受限。本文构建了集成密度泛函理论（DFT）和有限差分时域法（FDTD）的框架，建立了卤化物构成、波长相关光学常数与等离子体增强之间的定量关系。首先性质计算用于获取构成特定的折射率（n）和消光系数（k）光谱，这些光谱直接实现于三维FDTD仿真，用于仿真包含Ag/SiO 核壳纳米结构的完整PeLED堆叠。对于所研究的构成，CsCuCl 显示最强的等离子体响应，实现4.4倍 Purcell增强和30%的光提取效率（LEE），并通过优化纳米棒实现。其优越性能源于其较低的折射率，这减少了介质屏蔽并改善了近场耦合。CsCuBr 表现出最高的谱重叠（），但由于光学约束增加，提取仅为26%。CsCuI 需要球形几何结构，显示有限的增强，LEE受限于10%。距离相关分析揭示了构成特定的最优发射器-等离子体分离距离，分别为CsCuBr为8-12 nm至约15 nm（CsCuCl）。这些结果为铅-free PeLED的等离子体增强设计提供了构成依赖性指导，并突显了准确光学常数在预测性器件优化中的关键作用。
引用
@article{arxiv.2602.19780,
title = {Composition-Dependent Plasmon-Enhanced Emission in Lead-Free Cs$_3$Cu$_2$X$_5$ Halides: A DFT--FDTD Study},
author = {Shoumik Debnath and Sudipta Saha and Khondokar Zahin and Ying Yin Tsui and Md. Zahurul Islam},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.19780},
year = {2026}
}