Simulación de dispositivos de gran área – Parte B: Ejecución del barrido e interpretación de la resistencia y la pérdida de voltaje
Paso 1: Ejecutar la simulación de barrido
Inicie el barrido haciendo clic en Run simulation (triángulo azul) o pulsando F9. La salida del terminal comenzará a mostrarse (véase ??).
Lo que está ocurriendo físicamente es simple: OghmaNano trata el contacto como una red resistiva 3D. Después aplica una excitación de voltaje en un punto de malla de la superficie inferior, resuelve el circuito, extrae una resistencia efectiva hasta el contacto de extracción superior y repite esto para el siguiente punto.
Para un barrido de 40 × 40, esto significa 40 × 40 = 1600 resoluciones de circuito separadas. Por eso el barrido puede tardar un tiempo. No está ejecutando un único barrido JV; está ejecutando muchas pequeñas resoluciones DC para construir un mapa espacial.
💡 Nota práctica: Si aumenta sustancialmente la resolución del barrido, el tiempo de ejecución crece aproximadamente con el número de puntos de barrido. Una mayor resolución le proporciona un mapa más limpio, pero cuesta tiempo.
Paso 2: Comprender la malla eléctrica
La resolución del barrido está controlada por la malla eléctrica, definida en la pestaña Electrical bajo Electrical mesh (véase ??). En este ejemplo usamos 40 × 40 puntos en el plano x–z. La dirección y viene determinada por la pila de capas (es decir, el solucionador conoce la discretización vertical a partir de las capas que defina).
Como guía aproximada:
- Demasiados pocos puntos → el mapa de resistencia se vuelve cuadriculado y puede pasar por alto el amontonamiento de corriente a escala fina alrededor de la malla.
- Demasiados puntos → el barrido puede volverse lento porque aumenta el número de resoluciones de circuito.
Paso 3: Archivos de salida producidos por el barrido
Cuando termine el barrido, vaya a la pestaña Output. Debería ver archivos como los de ??.
spm_R.csv), su sección (spm_R_x.csv) y el mapa de pérdida de voltaje (Vlost_spm.csv).
| Nombre de archivo | Descripción |
|---|---|
electrical_links.csv | Lista de enlaces resistivos (aristas) en la malla de circuito 3D |
electrical_nodes.csv | Lista de nodos de circuito (posiciones y conectividad) en la malla 3D |
spm_R.csv | Mapa de resistencia de microscopía de sonda de barrido (resistencia efectiva frente a posición) |
spm_R_x.csv | Sección 1D de spm_R.csv que muestra la resistencia a través del dispositivo |
Vlost_spm.csv | Pérdida de voltaje estimada (ΔV) en cada punto de barrido debida a la resistencia del contacto |
Paso 4: Visualizar los mapas de resistencia y las secciones
spm_R.csv). La baja resistencia aparece cerca de la barra de extracción y
de las líneas de malla metálica; la mayor resistencia suele estar profundamente dentro de una celda, lejos de ambas.
spm_R_x.csv. La resistencia aumenta con la distancia al
borde de extracción, con caídas periódicas cuando la sección pasa cerca de segmentos de malla metálica.
Haga doble clic en spm_R.csv para ver el mapa de resistencia (véase ??). La escala de color representa la resistencia efectiva entre cada punto de la superficie inferior y el contacto de extracción.
- Cerca del contacto de extracción (la barra oscura de la gráfica), la resistencia es menor – la corriente tiene un camino más corto para salir del dispositivo.
- Cerca de una línea de malla metálica, la resistencia es menor – la corriente puede entrar rápidamente en la red metálica altamente conductora.
- La mayor resistencia tiende a producirse cerca del centro de una celda de malla y lejos del borde de extracción, porque la corriente debe viajar lateralmente a través del polímero una distancia mayor.
En este ejemplo las resistencias son del orden de ohmios, lo que es una escala físicamente razonable para el reparto de corriente en contactos impresos. Sin embargo, tenga en cuenta que valores que se aproximan a unas pocas decenas de ohmios no son inocuos para muchos dispositivos: un camino de 30–40 Ω desde la región activa hasta el contacto externo puede reducir severamente el factor de llenado efectivo (FV) o causar no uniformidad de brillo (OLED).
Haga doble clic en spm_R_x.csv para ver una sección 1D a través del mapa (??). Esta gráfica hace explícita la física:
- La resistencia aumenta al alejarse del contacto de extracción (camino lateral de corriente más largo).
- La resistencia cae cada vez que el barrido pasa sobre o cerca de una línea de malla metálica (cortocircuitando el camino lateral).
Este es el diagnóstico clave: le dice no solo cuán malo es el contacto, sino dónde es malo, y por tanto qué modificación geométrica/material lo solucionaría.
Paso 5: Visualizar la malla de circuito (enlaces y nodos)
Para depuración e interpretación puede ser útil visualizar directamente la representación del circuito. Haga doble clic en las visualizaciones de enlaces y nodos (a menudo presentadas como links.jpg y nodes.jpg en la salida de ejemplo).
En estos problemas de contacto, la interpretación en términos de circuito es literal: cada enlace es una resistencia, cada nodo es una unión, y el solucionador impone las leyes de Kirchhoff en toda la red.
Paso 6: Configurar el barrido (editor de Scanning Probe Microscopy)
El barrido que acaba de ejecutar se configura mediante el editor de Scanning Probe Microscopy (SPM). Puede abrirlo desde la cinta de editores (véase ??).
La ventana de configuración (??) le permite elegir el voltaje aplicado y si el barrido cubre todo el dispositivo o un subconjunto. Los subconjuntos son útiles para iterar rápidamente cuando solo le interesa una región concreta.
Paso 7: Editar la resistividad del material (y por qué importa)
Para explorar compromisos de diseño, puede editar los parámetros eléctricos de cada capa conductora. En la pestaña Device structure, haga clic en Electrical parameters para abrir el editor de parámetros eléctricos (??). Aquí puede introducir resistividades medidas de sus propios materiales y predecir inmediatamente cómo se comportará un contacto escalado.
Este tipo de exploración paramétrica es precisamente el objetivo del modelado: puede cuantificar si un mejor polímero, una malla más densa o una disposición de extracción diferente le proporciona la mayor ganancia de rendimiento antes de comprometerse con la fabricación.
👉 Siguiente paso: Continúe con la Parte C para editar la geometría del contacto (paso de malla, anchura de línea, disposición de extracción) y optimizar el rendimiento.