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OghmaNano Multiphysics simulation platform for optoelectronic devices and photonic systems DOWNLOAD Quick Start guide

Simulation de dispositifs sur de grandes surfaces – Partie B : Exécution de la simulation et interprétation des résultats concernant la résistance et la perte de tension.

Étape 1 : Lancez la simulation de balayage.

Lancez l’analyse en cliquant sur Exécuter la simulation. (triangle bleu) ou en appuyant sur F9La sortie du terminal commencera à s’afficher en continu (voir). ??).

Terminal output during scanning simulation showing solve node z and x indices
Pendant l’analyse, OghmaNano parcourt le maillage point par point. Le solveur indique les indices des nœuds (z et x dans ce cas) tout en calculant la résistance effective entre chaque point inférieur et le point de contact d’extraction.

Sur le plan physique, le processus est simple : OghmaNano traite le contact comme un réseau résistif tridimensionnel. Il applique ensuite une excitation électrique à un point du maillage situé sur la surface inférieure, résout le circuit, détermine une résistance effective jusqu’au point de contact supérieur, et répète cette opération pour le point suivant.

Pour une analyse sur une grille de 40 × 40, cela signifie qu’il faut effectuer 40 × 40 = 1 600 résolutions de circuits distinctes. C’est pourquoi l’analyse peut prendre un certain temps. Vous n’effectuez pas une seule analyse complète ; vous effectuez de nombreuses petites analyses en courant continu pour créer une carte spatiale.

💡 Remarque importante : si vous augmentez considérablement la résolution de l’analyse, le temps d’exécution augmentera proportionnellement au nombre de points d’analyse. Une résolution plus élevée permet d’obtenir une carte plus précise, mais cela prend plus de temps.

Étape 2 : Comprendre le réseau électrique.

La résolution de l’analyse est contrôlée par le maillage électrique, qui est défini dans l’onglet « Électricité » sous « Maillage électrique » (voir ??). Dans cet exemple, nous utilisons un maillage de 40 x 40 points dans le plan x-z. La direction y est définie par l’empilement des couches (c’est-à-dire que le solveur connaît la discrétisation verticale à partir des couches que vous définissez).

Electrical mesh editor showing 40 by 40 points in x and z
Paramètres du maillage électrique. Une résolution de 40 × 40 représente généralement un bon compromis entre la résolution spatiale et le temps de calcul pour les travaux exploratoires.

À titre d’indication générale :

Étape 3 : fichiers générés par l’analyse.

Une fois l’analyse terminée, accédez à l’onglet « Résultats ». Vous devriez y voir des fichiers semblables à ceux présentés dans ??.

OghmaNano output tab listing device.csv, electrical_links.csv, electrical_nodes.csv, spm_R.csv, spm_R_x.csv, and Vlost_spm.csv
Fichiers de sortie générés lors de l’exécution de l’analyse. Les principaux résultats sont la carte de résistivité (spm_R.csv), sa représentation en coupe (spm_R_x.csv) et la carte des pertes de tension (Vlost_spm.csv).
Table 1: Key files produced by the scanning contact simulation
Nom du fichier Description
electrical_links.csvListe des connexions (arêtes) résistives dans la grille du circuit 3D.
electrical_nodes.csvListe des nœuds du circuit (positions et connexions) dans la grille 3D.
spm_R.csvCarte de résistance obtenue par microscopie à sonde vibrante (résistance effective en fonction de la position)
spm_R_x.csvCoupe 1D à travers spm_R.csv montrant la résistance dans tout le dispositif.
Vlost_spm.csvPerte de tension estimée (ΔV) à chaque point de mesure, due à la résistance de contact.

Étape 4 : Visualisation des cartes et des coupes de la résistance.

Resistance map of the device showing low resistance near extraction bar and metallic mesh
Carte de la résistance (spm_R.csv). La résistance est faible à proximité de la barre d’extraction et des lignes de maillage métallique ; la résistance la plus élevée se trouve généralement au centre d’une cellule, loin de ces éléments.
Resistance slice plot showing resistance increasing away from the contact with periodic dips near metal lines
Valeur de résistance mesurée sur la tranche spm_R_x.csv. La résistance augmente avec la distance par rapport au bord de l’échantillon, avec des baisses périodiques là où la tranche passe près des segments de la grille métallique.

Double-cliquez sur spm_R.csv pour afficher la carte de résistance (voir ??). L’échelle de couleurs représente la résistance effective entre chaque point de la surface inférieure et le point de contact d’extraction.

Dans cet exemple, les résistances sont de l’ordre de quelques ohms, ce qui correspond à une échelle physiquement pertinente pour la répartition du courant dans les contacts imprimés. Cependant, il est important de noter que des valeurs approchant quelques dizaines d’ohms ne sont pas sans conséquences pour de nombreux dispositifs : un trajet de 30 à 40 Ω entre la zone active et le contact externe peut réduire considérablement le facteur de remplissage effectif (PV) ou entraîner une non-uniformité de la luminosité (OLED).

Faites un double-clic sur spm_R_x.csv pour afficher une coupe 1D de la carte (??). Ce graphique permet de visualiser clairement les principes physiques en jeu :

Voici l’élément clé du diagnostic : il vous indique non seulement la gravité du problème de contact, mais aussi où il se situe, et donc quelle modification géométrique ou matérielle permettrait de le résoudre.

Étape 6 : Configuration de l’analyse (éditeur de microscopie à sonde vibrante)

La numérisation que vous venez d’effectuer a été configurée à l’aide de l’éditeur de microscopie à sonde locale (MSL). Vous pouvez l’ouvrir à partir du ruban de l’éditeur (voir ??).

Editors ribbon highlighting scanning probe microscopy editor
Ouvrez l’éditeur de microscopie à sonde vibrante pour configurer l’analyse.
Scanning probe microscopy editor configuration with applied voltage and scan section
Configuration de l’analyse SPM : tension appliquée et section analysée.

La fenêtre de configuration (??) vous permet de choisir la tension appliquée et de déterminer si l’analyse doit porter sur l’ensemble de l’appareil ou sur une partie seulement. Les analyses partielles sont utiles pour effectuer des itérations rapides lorsque vous ne vous intéressez qu’à une région spécifique.

Étape 7 : Modification de la résistivité du matériau (et importance de cette modification)

Pour étudier les compromis liés à la conception, vous pouvez modifier les paramètres électriques de chaque couche conductrice. Dans l’onglet « Structure du dispositif », cliquez sur « Paramètres électriques » pour ouvrir l’éditeur de paramètres électriques (??). Vous pouvez y saisir les valeurs de résistivité mesurées pour vos propres matériaux et prédire immédiatement le comportement d’un contact dont la taille a été augmentée.

Electrical parameter editor showing series resistivity setting for conducting layers
Éditeur de paramètres électriques : permet de modifier la résistivité en série des couches, par exemple celles de type PEDOT :PSS.

Ce type d’exploration paramétrique est précisément l’objectif de la modélisation : il permet de déterminer si l’utilisation d’un polymère plus performant, d’une structure plus dense ou d’une configuration d’extraction différente permet d’obtenir les meilleurs résultats avant de passer à la fabrication.

👉 Prochaine étape : Continuez à Partie C pour modifier la géométrie du contact (pas du maillage, largeur des lignes, disposition de l’extraction) et optimiser les performances.