Editor de capas

1. Visión general

Casi todos los dispositivos optoelectrónicos, incluidas las células solares, OLED y OFET, están construidos a partir de una secuencia de capas de material. En los dispositivos inorgánicos, estas capas suelen fabricarse mediante métodos como la deposición al vacío, mientras que en los dispositivos orgánicos e híbridos se utilizan técnicas como el spin coating o la impresión. En OghmaNano esta estructura en capas se representa en el Layer editor, que proporciona una interfaz para definir y modificar la epitaxia de un dispositivo. El término epitaxia se origina en la física de semiconductores inorgánicos, pero en OghmaNano simplemente se refiere a la pila ordenada de capas que constituyen un dispositivo.

2. Definición de una capa

El Layer editor muestra el dispositivo como una tabla de capas. Cada fila contiene:

• Nombre de capa — la etiqueta utilizada para identificar la capa.
• Espesor — el espesor físico de la capa.
• Material óptico — la entrada de la base de datos de materiales que proporciona el índice de refracción y los datos de absorción.
• Tipo de capa — si la capa es un Contact (contact), Electricaly active (active), Not electricaly active (other)
• ID — la columna más a la derecha contiene el ID único de la capa (el identificador del objeto del JSON del proyecto). Puede ampliar esta columna para revelar el valor completo y copiarlo. Utilice este ID al escribir scripts o buscar en el JSON para referirse sin ambigüedad a una capa específica, incluso si cambia su nombre legible por humanos.

3. Tipos de capa

A cada capa de un dispositivo se le debe asignar un tipo de capa, que determina cómo se trata en la simulación. Hay tres tipos posibles:

• Contact — define contactos eléctricos en los límites del dispositivo (normalmente la parte superior e inferior). Actúan como puntos de extracción de corriente e imponen las condiciones de contorno utilizadas por el solucionador eléctrico.
• Active — designa una capa semiconductora en la que están presentes tanto electrones como huecos, y donde se resuelven las ecuaciones de drift–diffusion y Poisson. Aquí es donde ocurren el transporte de carga, la recombinación y la generación.
• Other — cubre todas las capas restantes, como capas de transporte, capas buffer o encapsulación. Estas capas serán consideradas por el modelo óptico y térmico, pero no por el solucionador drift-diffusion.

Es un error común querer resolver las ecuaciones de drift–diffusion en todas las capas del dispositivo. En la práctica esto es innecesario: muchas capas son monocarrier o altamente conductoras — por ejemplo, las capas de transporte de huecos (HTL) y de transporte de electrones (ETL) en dispositivos orgánicos — por lo que la recombinación electrón–hueco y la dinámica relacionada de pares de carga no ocurren allí. Resolver drift–diffusion en esas regiones incrementa el coste computacional sin añadir información física. Use la marca de capa activa solo cuando sea absolutamente necesario resolver las ecuaciones acopladas de drift–diffusion y Poisson, por ejemplo, en la capa fotoactiva de una célula solar, el canal de un OFET o cualquier región donde coexistan electrones y huecos y su transporte/recombinación deba modelarse explícitamente. Capas como HTL/ETL, buffers altamente conductores o contactos metálicos normalmente no deberían marcarse como activas, a menos que se quieran estudiar efectos como curvas JV en forma de S en células solares.