خانه نمونه‌ها اسکرین‌شات‌ها راهنمای کاربر لوگوی Bluesky YouTube
OghmaNano شبیه‌سازی سلول‌های خورشیدی آلی/پروسکایتی، OFETها و OLEDها دانلود

شبیه‌سازی دستگاه ناحیه‌بزرگ – بخش B: اجرای اسکن و تفسیر مقاومت و افت ولتاژ

گام 1: اجرای شبیه‌سازی اسکن

اسکن را با کلیک روی Run simulation (مثلث آبی) یا فشردن F9 آغاز کنید. خروجی ترمینال شروع به نمایش پیوسته خواهد کرد (نگاه کنید به ??).

خروجی ترمینال در طی شبیه‌سازی اسکن که حل گره و شاخص‌های z و x را نشان می‌دهد
در طول اسکن، OghmaNano به‌صورت نقطه‌به‌نقطه روی مش پیش می‌رود. حل‌گر شاخص‌های گره (در اینجا z و x) را هنگام محاسبه مقاومت مؤثر از هر نقطه پایینی تا کنتاکت استخراج گزارش می‌کند.

آنچه از نظر فیزیکی رخ می‌دهد ساده است: OghmaNano کنتاکت را به‌صورت یک شبکه مقاومتی سه‌بعدی در نظر می‌گیرد. سپس در یک نقطه مش روی سطح پایین یک تحریک ولتاژ اعمال می‌کند، مدار را حل می‌کند، یک مقاومت مؤثر تا کنتاکت استخراج بالایی به‌دست می‌آورد، و این کار را برای نقطه بعدی تکرار می‌کند.

برای یک اسکن 40 × 40، این یعنی 40 × 40 = 1600 حل مداری جداگانه. به همین دلیل است که اسکن ممکن است مدتی طول بکشد. شما یک sweep منفرد JV اجرا نمی‌کنید؛ بلکه تعداد زیادی حل DC کوچک اجرا می‌کنید تا یک نقشه مکانی بسازید.

💡 نکته عملی: اگر تفکیک‌پذیری اسکن را به‌طور قابل‌توجهی افزایش دهید، زمان اجرا تقریباً متناسب با تعداد نقاط اسکن افزایش می‌یابد. تفکیک‌پذیری بالاتر نقشه تمیزتری به شما می‌دهد، اما زمان بیشتری هزینه دارد.

گام 2: درک مش الکتریکی

تفکیک‌پذیری اسکن توسط مش الکتریکی کنترل می‌شود، که در زبانه Electrical در بخش Electrical mesh تعریف می‌شود (نگاه کنید به ??). در این مثال از 40 × 40 نقطه در صفحه x–z استفاده می‌کنیم. جهت y توسط پشته لایه‌ها تعیین می‌شود (یعنی حل‌گر گسسته‌سازی عمودی را از لایه‌هایی که تعریف می‌کنید می‌شناسد).

ویرایشگر مش الکتریکی که 40 در 40 نقطه را در x و z نشان می‌دهد
تنظیمات مش الکتریکی. 40 × 40 معمولاً یک مصالحه خوب بین تفکیک‌پذیری مکانی و زمان اجرا برای کارهای اکتشافی است.

به‌عنوان یک راهنمای تقریبی:

گام 3: فایل‌های خروجی تولیدشده توسط اسکن

وقتی اسکن پایان یافت، به زبانه Output بروید. باید فایل‌هایی مانند آنچه در ?? آمده است ببینید.

زبانه خروجی OghmaNano که device.csv، electrical_links.csv، electrical_nodes.csv، spm_R.csv، spm_R_x.csv، و Vlost_spm.csv را فهرست می‌کند
فایل‌های خروجی تولیدشده توسط اجرای اسکن. نتایج کلیدی عبارت‌اند از نقشه مقاومت (spm_R.csv)، برش آن (spm_R_x.csv)، و نقشه افت ولتاژ (Vlost_spm.csv).
جدول 1: فایل‌های کلیدی تولیدشده توسط شبیه‌سازی اسکن کنتاکت
نام فایل توضیح
electrical_links.csvفهرست پیوندهای مقاومتی (لبه‌ها) در مش مداری سه‌بعدی
electrical_nodes.csvفهرست گره‌های مدار (موقعیت‌ها و اتصال‌پذیری) در مش سه‌بعدی
spm_R.csvنقشه مقاومت میکروسکوپ روبشی پروبی (مقاومت مؤثر برحسب موقعیت)
spm_R_x.csvبرش یک‌بعدی از spm_R.csv که مقاومت را در سراسر دستگاه نشان می‌دهد
Vlost_spm.csvافت ولتاژ تخمینی (ΔV) در هر نقطه اسکن به دلیل مقاومت کنتاکت

گام 4: مشاهده نقشه‌های مقاومت و برش‌ها

نقشه مقاومت دستگاه که مقاومت کم را نزدیک میله استخراج و مش فلزی نشان می‌دهد
نقشه مقاومت (spm_R.csv). مقاومت پایین نزدیک میله استخراج و خطوط مش فلزی رخ می‌دهد؛ بیشترین مقاومت معمولاً در عمق یک سلول و دور از هر دو قرار دارد.
نمودار برش مقاومت که افزایش مقاومت دور از کنتاکت را با افت‌های تناوبی نزدیک خطوط فلزی نشان می‌دهد
برش مقاومت از spm_R_x.csv. مقاومت با فاصله گرفتن از لبه استخراج افزایش می‌یابد، با افت‌های تناوبی در جاهایی که برش از نزدیکی بخش‌های مش فلزی عبور می‌کند.

برای مشاهده نقشه مقاومت، روی spm_R.csv دوبار کلیک کنید (نگاه کنید به ??). مقیاس رنگی، مقاومت مؤثر بین هر نقطه سطح پایین و کنتاکت استخراج را نمایش می‌دهد.

در این مثال، مقاومت‌ها در مقیاس اهم هستند، که از نظر فیزیکی مقیاسی معقول برای پخش جریان در کنتاکت‌های چاپ‌شده است. با این حال، توجه داشته باشید که مقادیر نزدیک به چند ده اهم برای بسیاری از دستگاه‌ها بی‌ضرر نیستند: یک مسیر 30–40 Ω از ناحیه فعال تا کنتاکت خارجی می‌تواند ضریب پرشدگی مؤثر (PV) را به‌شدت کاهش دهد یا باعث ناهمگنی روشنایی (OLED) شود.

برای مشاهده یک برش یک‌بعدی از نقشه، روی spm_R_x.csv دوبار کلیک کنید (??). این نمودار فیزیک را به‌طور صریح نشان می‌دهد:

این تشخیص کلیدی است: نه‌تنها به شما می‌گوید کنتاکت چقدر بد است، بلکه کجا بد است، و بنابراین چه تغییر هندسی/مادی‌ای آن را اصلاح خواهد کرد.

گام 6: پیکربندی اسکن (ویرایشگر Scanning Probe Microscopy)

اسکنی که اکنون اجرا کردید با استفاده از ویرایشگر Scanning Probe Microscopy (SPM) پیکربندی می‌شود. می‌توانید آن را از نوار ویرایشگر باز کنید (نگاه کنید به ??).

نوار ویرایشگرها که ویرایشگر scanning probe microscopy را برجسته می‌کند
ویرایشگر Scanning probe microscopy را برای پیکربندی اسکن باز کنید.
پیکربندی ویرایشگر scanning probe microscopy با ولتاژ اعمال‌شده و بخش اسکن
پیکربندی اسکن SPM: ولتاژ اعمال‌شده و بخش اسکن.

پنجره پیکربندی (??) به شما اجازه می‌دهد ولتاژ اعمال‌شده و این‌که اسکن کل دستگاه یا فقط بخشی از آن را پوشش دهد انتخاب کنید. زیرمجموعه‌ها برای تکرار سریع زمانی مفیدند که فقط به یک ناحیه خاص اهمیت می‌دهید.

گام 7: ویرایش مقاومت ویژه ماده (و این‌که چرا مهم است)

برای بررسی مصالحه‌های طراحی، می‌توانید پارامترهای الکتریکی هر لایه رسانا را ویرایش کنید. در زبانه Device structure روی Electrical parameters کلیک کنید تا ویرایشگر پارامترهای الکتریکی باز شود (??). در اینجا می‌توانید مقاومت‌های ویژه اندازه‌گیری‌شده برای مواد خود را وارد کنید و بلافاصله پیش‌بینی کنید که یک کنتاکت مقیاس‌افزوده چگونه رفتار خواهد کرد.

ویرایشگر پارامترهای الکتریکی که تنظیم مقاومت ویژه سری برای لایه‌های رسانا را نشان می‌دهد
ویرایشگر پارامترهای الکتریکی: مقاومت ویژه سری را برای لایه‌هایی مانند PEDOT:PSS ویرایش کنید.

این نوع بررسی پارامتری دقیقاً هدف مدل‌سازی است: پیش از آن‌که به ساخت متعهد شوید، می‌توانید کمی‌سازی کنید که آیا یک پلیمر بهتر، یک مش متراکم‌تر، یا یک آرایش استخراج متفاوت، بیشترین بهبود عملکرد را به شما می‌دهد.

👉 گام بعدی: به بخش C ادامه دهید تا هندسه کنتاکت (گام مش، عرض خط، آرایش استخراج) را ویرایش کرده و عملکرد را بهینه کنید.