Riferimento al formato avanzato dei file di simulazione OghmaNanoRiferimento al formato avanzato dei file di simulazione OghmaNano

Questa pagina descrive in dettaglio il formato file OghmaNano sim.json: la struttura delle definizioni dei dispositivi, i modelli di materiali elettrici e ottici, gli script Lua, il drogaggio, i contatti, le sequenze di variazioni di tensione, la creazione della griglia e le impostazioni numeriche. Include inoltre un elenco consultabile di token di parametri e chiavi JSON. Si tratta di un documento tecnico avanzato, non di un’introduzione a JSON o di istruzioni per aprire i file in un browser web.Questa pagina descrive in dettaglio il formato file OghmaNano sim.json: la struttura delle definizioni dei dispositivi, i modelli di materiali elettrici e ottici, gli script Lua, il drogaggio, i contatti, le sequenze di variazioni di tensione, la creazione della griglia e le impostazioni numeriche. Include inoltre un elenco consultabile di token di parametri e chiavi JSON. Si tratta di un documento tecnico avanzato, non di un’introduzione a JSON o di istruzioni per aprire i file in un browser web.

Questa guida è pensata sia per gli utenti umani che per gli assistenti virtuali. Gli utenti umani possono consultare le tabelle e gli esempi durante la modifica delle simulazioni. Gli assistenti virtuali possono utilizzare i percorsi documentati e le caselle di guida contrassegnate per trasformare una simulazione esistente in un nuovo dispositivo. La stessa pagina HTML funge da riferimento per entrambi i tipi di utenti.Questa guida è pensata sia per gli utenti umani che per gli assistenti virtuali. Gli utenti umani possono consultare le tabelle e gli esempi durante la modifica delle simulazioni. Gli assistenti virtuali possono utilizzare i percorsi documentati e le caselle di guida contrassegnate per trasformare una simulazione esistente in un nuovo dispositivo. La stessa pagina HTML funge da riferimento per entrambi i tipi di utenti.

Ambito: i percorsi nidificati identificati come verificati provengono da un esempio funzionante di OghmaNano versione 8.1. Il catalogo dei token include inoltre nomi tratti dal dizionario dei parametri fornito; questi non sono necessariamente tutti percorsi modificabili in ogni versione o tipo di simulazione.Ambito: i percorsi nidificati identificati come verificati provengono da un esempio funzionante di OghmaNano versione 8.1. Il catalogo dei token include inoltre nomi tratti dal dizionario dei parametri fornito; questi non sono necessariamente tutti percorsi modificabili in ogni versione o tipo di simulazione.

1. Utilizzo di questa guida insieme a un assistente basato sull’intelligenza artificiale.1. Utilizzo di questa guida insieme a un assistente basato sull’intelligenza artificiale.

Questo documento tecnico è rivolto sia agli utenti umani sia agli assistenti di intelligenza artificiale che creano o modificano simulazioni OghmaNano. Descrive i percorsi JSON utilizzati in un esempio funzionante di OghmaNano versione 8.1 e include il dizionario dei parametri fornito. Si tratta di un documento di riferimento e non di uno schema eseguibile o di un sostituto per un file di simulazione funzionante. Non tutte le possibili strutture di dispositivi o modelli fisici sono supportate.Questo documento tecnico è rivolto sia agli utenti umani sia agli assistenti di intelligenza artificiale che creano o modificano simulazioni OghmaNano. Descrive i percorsi JSON utilizzati in un esempio funzionante di OghmaNano versione 8.1 e include il dizionario dei parametri fornito. Si tratta di un documento di riferimento e non di uno schema eseguibile o di un sostituto per un file di simulazione funzionante. Non tutte le possibili strutture di dispositivi o modelli fisici sono supportate.

Il catalogo completo dei token è disponibile in sezione 11. Molte delle voci del dizionario sono etichette per gli output o i controlli dell’interfaccia grafica, piuttosto che chiavi direttamente modificabili nell’esempio fornito; una voce nel catalogo, di per sé, non costituisce una prova dell’esistenza di un percorso JSON modificabile.Il catalogo completo dei token è disponibile in sezione 11. Molte delle voci del dizionario sono etichette per gli output o i controlli dell’interfaccia grafica, piuttosto che chiavi direttamente modificabili nell’esempio fornito; una voce nel catalogo, di per sé, non costituisce una prova dell’esistenza di un percorso JSON modificabile.

2. Oggetti di livello superiore e selezione della simulazione2. Oggetti di livello superiore e selezione della simulazione

L’esempio pratico include anche gli oggetti di livello superiore electrical_solver, thermal, exciton, fits, parasitic, hard_limit, perovskite, singlet, circuit, gl, gui_config, world, ml e scans, nonché i metadati del documento. La presenza e il contenuto di queste sezioni possono variare a seconda delle diverse versioni e dei diversi tipi di simulazione. Non eliminare una sezione che non si conosce semplicemente perché non è rilevante per il nuovo dispositivo.L’esempio pratico include anche gli oggetti di livello superiore electrical_solver, thermal, exciton, fits, parasitic, hard_limit, perovskite, singlet, circuit, gl, gui_config, world, ml e scans, nonché i metadati del documento. La presenza e il contenuto di queste sezioni possono variare a seconda delle diverse versioni e dei diversi tipi di simulazione. Non eliminare una sezione che non si conosce semplicemente perché non è rilevante per il nuovo dispositivo.

{
  "sim": { "simmode": "segment0@jv" },
  "sims": {
    "jv": {
      "segments": 1,
      "segment0": {
        "config": { "Vstart": 0.0, "Vstop": 2.2, "Vstep": 0.025 }
      }
    }
  }
}

Il frammento riportato sopra illustra i percorsi esistenti; non si tratta di un file di simulazione completo.Il frammento riportato sopra illustra i percorsi esistenti; non si tratta di un file di simulazione completo.

3. Suddivisione delle raccolte, identificativi e tipi di dati3. Suddivisione delle raccolte, identificativi e tipi di dati

Le raccolte sono rappresentate da un campo numerico segments e da oggetti numerati in sequenza segment0, segment1, ecc. Una raccolta che definisce quattro segmenti deve contenere esattamente i quattro corrispondenti oggetti segmenti secondari. Gli oggetti possono contenere campi id utilizzati per identificarli. Quando si copia o si crea un nuovo oggetto, assegnare un nuovo ID univoco, se necessario; conservare gli ID degli oggetti che non sono stati modificati.Le raccolte sono rappresentate da un campo numerico segments e da oggetti numerati in sequenza segment0, segment1, ecc. Una raccolta che definisce quattro segmenti deve contenere esattamente i quattro corrispondenti oggetti segmenti secondari. Gli oggetti possono contenere campi id utilizzati per identificarli. Quando si copia o si crea un nuovo oggetto, assegnare un nuovo ID univoco, se necessario; conservare gli ID degli oggetti che non sono stati modificati.

{
  "segments": 2,
  "segment0": { "name": "Layer A", "id": "id0123456789abcdef" },
  "segment1": { "name": "Layer B", "id": "idfedcba9876543210" }
}

4. Epitassia: geometria, composizione e drogaggio4. Epitassia: geometria, composizione e drogaggio

Le definizioni dei livelli sono memorizzate in epitaxy.segmentX (con X che parte da zero), mentre i contatti sono memorizzati separatamente in epitaxy.contacts.segmentX. Nell’esempio pratico fornito, che utilizza il GaAs, y0 rappresenta la posizione iniziale e dy lo spessore del livello, entrambi espressi in metri. Mantenere la continuità dei bordi dei livelli, a meno che il dispositivo non preveda intenzionalmente una discontinuità fisica.Le definizioni dei livelli sono memorizzate in epitaxy.segmentX (con X che parte da zero), mentre i contatti sono memorizzati separatamente in epitaxy.contacts.segmentX. Nell’esempio pratico fornito, che utilizza il GaAs, y0 rappresenta la posizione iniziale e dy lo spessore del livello, entrambi espressi in metri. Mantenere la continuità dei bordi dei livelli, a meno che il dispositivo non preveda intenzionalmente una discontinuità fisica.

Una regione uniforme di tipo p presenta valori positivi per Na0 e Na1, con Nd0 = Nd1 = 0. Una regione uniforme di tipo n utilizza invece Nd0 e Nd1. Una regione intrinseca può utilizzare il valore zero per tutti e quattro i parametri di drogaggio. Prima di apportare modifiche, verificare se sono attivi ulteriori processi di drogaggio o campi di interfaccia nella simulazione di partenza selezionata.Una regione uniforme di tipo p presenta valori positivi per Na0 e Na1, con Nd0 = Nd1 = 0. Una regione uniforme di tipo n utilizza invece Nd0 e Nd1. Una regione intrinseca può utilizzare il valore zero per tutti e quattro i parametri di drogaggio. Prima di apportare modifiche, verificare se sono attivi ulteriori processi di drogaggio o campi di interfaccia nella simulazione di partenza selezionata.

Interfacce elettriche, effetto tunnel e ricombinazioneInterfacce elettriche, effetto tunnel e ricombinazione

Le condizioni dell’interfaccia elettrica in OghmaNano sono memorizzate in epitaxy.segmentX.layer_interface. Questi parametri controllano ulteriori meccanismi di trasporto e ricombinazione delle cariche nelle eterogiunzioni dei semiconduttori.Le condizioni dell’interfaccia elettrica in OghmaNano sono memorizzate in epitaxy.segmentX.layer_interface. Questi parametri controllano ulteriori meccanismi di trasporto e ricombinazione delle cariche nelle eterogiunzioni dei semiconduttori.

Per impostazione predefinita, OghmaNano utilizza il modello di deriva-diffusione per calcolare il trasporto attraverso le interfacce. La conducibilità e lo spostamento delle bande di valenza influenzano naturalmente il flusso dei portatori di carica, e barriere energetiche elevate ne limitano il trasporto. È possibile attivare meccanismi aggiuntivi a livello dell’interfaccia quando il solo modello di deriva-diffusione non descrive in modo adeguato il funzionamento del dispositivo.Per impostazione predefinita, OghmaNano utilizza il modello di deriva-diffusione per calcolare il trasporto attraverso le interfacce. La conducibilità e lo spostamento delle bande di valenza influenzano naturalmente il flusso dei portatori di carica, e barriere energetiche elevate ne limitano il trasporto. È possibile attivare meccanismi aggiuntivi a livello dell’interfaccia quando il solo modello di deriva-diffusione non descrive in modo adeguato il funzionamento del dispositivo.

Scavo direttoScavo diretto

L’effetto tunnel diretto offre un percorso di trasporto aggiuntivo attraverso le barriere energetiche. OghmaNano utilizza la formula semplificata:L’effetto tunnel diretto offre un percorso di trasporto aggiuntivo attraverso le barriere energetiche. OghmaNano utilizza la formula semplificata:

In questo caso, \(A\) e \(B\) rappresentano i parametri relativi all’effetto tunnel, \(V\) è la tensione di polarizzazione applicata e \(\phi\) è l’altezza della barriera. La dipendenza esponenziale indica che l’effetto tunnel è fortemente influenzato dallo scostamento delle bande energetiche. I parametri JSON rilevanti sono dir_tunnel_e, dir_tunnel_h, dir_tunnel_e_A e dir_tunnel_h_A.In questo caso, \(A\) e \(B\) rappresentano i parametri relativi all’effetto tunnel, \(V\) è la tensione di polarizzazione applicata e \(\phi\) è l’altezza della barriera. La dipendenza esponenziale indica che l’effetto tunnel è fortemente influenzato dallo scostamento delle bande energetiche. I parametri JSON rilevanti sono dir_tunnel_e, dir_tunnel_h, dir_tunnel_e_A e dir_tunnel_h_A.

Trasporto assistito dall’interfacciaTrasporto assistito dall’interfaccia

Per le interfacce di semiconduttori organici e disordinati, OghmaNano fornisce modelli fenomenologici di trasferimento di carica. Le correnti di elettroni e lacune sono descritte dalle seguenti equazioni:Per le interfacce di semiconduttori organici e disordinati, OghmaNano fornisce modelli fenomenologici di trasferimento di carica. Le correnti di elettroni e lacune sono descritte dalle seguenti equazioni:

I coefficienti \(T_e\) e \(T_h\) regolano il trasferimento di elettroni e lacune attraverso l’interfaccia. Questi meccanismi sono associati a interface_tunnel_e, interface_tunnel_h, interface_Ge e interface_Gh.I coefficienti \(T_e\) e \(T_h\) regolano il trasferimento di elettroni e lacune attraverso l’interfaccia. Questi meccanismi sono associati a interface_tunnel_e, interface_tunnel_h, interface_Ge e interface_Gh.

Ricombinazione all’interfacciaRicombinazione all’interfaccia

OghmaNano supporta anche la ricombinazione all’interfaccia, compresa la ricombinazione di Shockley-Read-Hall (SRH) attraverso gli stati di intrappolamento all’interfaccia. La velocità di ricombinazione SRH locale è:OghmaNano supporta anche la ricombinazione all’interfaccia, compresa la ricombinazione di Shockley-Read-Hall (SRH) attraverso gli stati di intrappolamento all’interfaccia. La velocità di ricombinazione SRH locale è:

La densità delle trappole di interfaccia è specificata per unità di area (m-2). OghmaNano distribuisce queste trappole tra i punti della griglia adiacenti all’interfaccia. I parametri rilevanti includono ss_srh_enabled_interface, ss_srh_Nt2 e i relativi parametri delle trappole. L’interfaccia contiene anche interface_model e interface_eh_tau per impostazioni aggiuntive di ricombinazione.La densità delle trappole di interfaccia è specificata per unità di area (m-2). OghmaNano distribuisce queste trappole tra i punti della griglia adiacenti all’interfaccia. I parametri rilevanti includono ss_srh_enabled_interface, ss_srh_Nt2 e i relativi parametri delle trappole. L’interfaccia contiene anche interface_model e interface_eh_tau per impostazioni aggiuntive di ricombinazione.

Per le equazioni complete, le definizioni dei parametri e l’interpretazione fisica, consultare la documentazione sulla teoria delle interfacce dei semiconduttori OghmaNano.Per le equazioni complete, le definizioni dei parametri e l’interpretazione fisica, consultare la documentazione sulla teoria delle interfacce dei semiconduttori OghmaNano.

Ricombinazione all’interfaccia e celle solari in tandemRicombinazione all’interfaccia e celle solari in tandem

OghmaNano supporta il processo di ricombinazione elettrone-lacuna tra le cariche presenti sui lati opposti di un’interfaccia semiconduttrice. Questo è utile per modellare la giunzione di ricombinazione tra due sottocelle in una cella solare tandem.OghmaNano supporta il processo di ricombinazione elettrone-lacuna tra le cariche presenti sui lati opposti di un’interfaccia semiconduttrice. Questo è utile per modellare la giunzione di ricombinazione tra due sottocelle in una cella solare tandem.

Sono possibili due direzioni di ricombinazione indipendenti:Sono possibili due direzioni di ricombinazione indipendenti:

In questo caso, \(L\) e \(R\) indicano rispettivamente il lato sinistro e il lato destro dell’interfaccia. I coefficienti \(K\) sono espressi in unità di m4s-1 e forniscono i flussi di ricombinazione in m-2s-1. Ogni evento comporta la rimozione di un elettrone e di una lacuna dai lati opposti dell’interfaccia.In questo caso, \(L\) e \(R\) indicano rispettivamente il lato sinistro e il lato destro dell’interfaccia. I coefficienti \(K\) sono espressi in unità di m4s-1 e forniscono i flussi di ricombinazione in m-2s-1. Ogni evento comporta la rimozione di un elettrone e di una lacuna dai lati opposti dell’interfaccia.

Il flusso di ricombinazione è incluso direttamente nelle equazioni di continuità per gli elettroni e le lacune, con derivate jacobiane analitiche per il risolutore di Newton.Il flusso di ricombinazione è incluso direttamente nelle equazioni di continuità per gli elettroni e le lacune, con derivate jacobiane analitiche per il risolutore di Newton.

Mobilità dell’interfacciaMobilità dell’interfaccia

È possibile controllare in modo indipendente la mobilità degli elettroni e delle lacune attraverso un’interfaccia utilizzando interface_mobility_e e interface_mobility_h. I corrispondenti coefficienti di diffusione vengono regolati di conseguenza.È possibile controllare in modo indipendente la mobilità degli elettroni e delle lacune attraverso un’interfaccia utilizzando interface_mobility_e e interface_mobility_h. I corrispondenti coefficienti di diffusione vengono regolati di conseguenza.

Impostando entrambi i valori di mobilità a zero, si impedisce il normale trasporto per deriva e diffusione attraverso l’interfaccia. La ricombinazione trans-interfacciale può quindi garantire la connessione elettrica tra due sottocellule, senza la necessità di introdurre uno strato sottile di ricombinazione artificiale.Impostando entrambi i valori di mobilità a zero, si impedisce il normale trasporto per deriva e diffusione attraverso l’interfaccia. La ricombinazione trans-interfacciale può quindi garantire la connessione elettrica tra due sottocellule, senza la necessità di introdurre uno strato sottile di ricombinazione artificiale.

Esempio: giunzione di ricombinazione tandemEsempio: giunzione di ricombinazione tandem

Nel caso di due sottocellule n-i-p disposte da sinistra a destra, le lacune presenti nella sottocellula di sinistra si ricombinano con gli elettroni presenti nella sottocellula di destra. Questo corrisponde a una ricombinazione che avviene da destra verso sinistra.Nel caso di due sottocellule n-i-p disposte da sinistra a destra, le lacune presenti nella sottocellula di sinistra si ricombinano con gli elettroni presenti nella sottocellula di destra. Questo corrisponde a una ricombinazione che avviene da destra verso sinistra.

       Subcell 1                     Subcell 2

    n | absorber | p   ||   n | absorber | p
                       ||
                 Recombination
                   interface

                 p(L) + n(R)

I seguenti blocchi di configurazione JSON disabilitano il trasporto convenzionale e abilitano una robusta ricombinazione da destra a sinistra:I seguenti blocchi di configurazione JSON disabilitano il trasporto convenzionale e abilitano una robusta ricombinazione da destra a sinistra:

"layer_interface": {
    "interface_mobility_e_enabled": "True",
    "interface_mobility_e": 0.0,
    "interface_mobility_h_enabled": "True",
    "interface_mobility_h": 0.0,

    "interface_cross_rec_l2r_enabled": "True",
    "interface_cross_rec_l2r": 1e-29,
    "interface_cross_rec_r2l_enabled": "True",
    "interface_cross_rec_r2l": 1e-7
}

I coefficienti di ricombinazione variano a seconda del dispositivo. I valori indicati sopra illustrano una delle possibili configurazioni operative.I coefficienti di ricombinazione variano a seconda del dispositivo. I valori indicati sopra illustrano una delle possibili configurazioni operative.

5. Script Lua per materiali elettrici5. Script Lua per materiali elettrici

Nell’esempio pratico che utilizza il GaAs, ogni strato semiconduttore attiva il proprio modello di materiale elettrico Lua utilizzando l’oggetto program, che è annidato all’interno di shape_dos. Il nome del file è indicato in default_program_path. Il campo inline program è una stringa vuota in questo esempio. Il percorso dello script è relativo al database dei materiali elettrici e, nell’esempio in questione, non include il prefisso ./.Nell’esempio pratico che utilizza il GaAs, ogni strato semiconduttore attiva il proprio modello di materiale elettrico Lua utilizzando l’oggetto program, che è annidato all’interno di shape_dos. Il nome del file è indicato in default_program_path. Il campo inline program è una stringa vuota in questo esempio. Il percorso dello script è relativo al database dei materiali elettrici e, nell’esempio in questione, non include il prefisso ./.

"shape_dos": {
  "program": {
    "enabled": "True",
    "program": "",
    "default_program_path": "Inorganic/AlGaAs/AlGaAs.lua",
    "font_size": 12
  }
}

Questo illustra i campi nidificati per la selezione degli script. In un livello reale, lasciare intatti tutti gli altri campi shape_dos esistenti.Questo illustra i campi nidificati per la selezione degli script. In un livello reale, lasciare intatti tutti gli altri campi shape_dos esistenti.

Sovrascrittura dei parametri dei materiali LuaSovrascrittura dei parametri dei materiali Lua

OghmaNano consente di modificare i singoli parametri dei materiali, calcolati tramite script Lua, utilizzando epitaxy.segmentX.shape_dos.db_overrides. In questo modo è possibile utilizzare modelli di materiali standard, regolando al contempo parametri specifici, come i tassi di ricombinazione o la mobilità dei portatori di carica, senza dover modificare il database globale dei materiali.OghmaNano consente di modificare i singoli parametri dei materiali, calcolati tramite script Lua, utilizzando epitaxy.segmentX.shape_dos.db_overrides. In questo modo è possibile utilizzare modelli di materiali standard, regolando al contempo parametri specifici, come i tassi di ricombinazione o la mobilità dei portatori di carica, senza dover modificare il database globale dei materiali.

Ad esempio, per modificare il coefficiente di ricombinazione radiativa:Ad esempio, per modificare il coefficiente di ricombinazione radiativa:

"free_to_free_recombination": 1e-16,
"db_overrides": {
    "free_to_free_recombination": "true",
    "Eg": "false",
    "Xi": "false"
}

6. Set di dati relativi a materiali ottici ed emissione.6. Set di dati relativi a materiali ottici ed emissione.

Il set di dati ottici per uno strato epitassiale è selezionato in epitaxy.segmentX.absorption.nk_data. L’elenco fornito dei materiali ottici contiene percorsi che terminano con /alpha.csv; per ottenere il riferimento alla directory utilizzato in nk_data, è necessario rimuovere tale suffisso. Il modello Lua per le proprietà elettriche e il set di dati ottici sono riferimenti separati e non è necessario che abbiano percorsi identici.Il set di dati ottici per uno strato epitassiale è selezionato in epitaxy.segmentX.absorption.nk_data. L’elenco fornito dei materiali ottici contiene percorsi che terminano con /alpha.csv; per ottenere il riferimento alla directory utilizzato in nk_data, è necessario rimuovere tale suffisso. Il modello Lua per le proprietà elettriche e il set di dati ottici sono riferimenti separati e non è necessario che abbiano percorsi identici.

Il set di dati ottici x = 0.315 rappresenta un'approssimazione della composizione di un modello elettrico x = 0.30 AlGaAs, situato nelle vicinanze. Non descriverlo in modo implicito come una corrispondenza esatta. Utilizzare la griglia di lunghezze d'onda sotto optical.mesh.mesh_l quando i calcoli ottici richiedono un intervallo spettrale appropriato. L'esempio contiene anche optical.mesh.mesh_y per la sua griglia spaziale ottica.Il set di dati ottici x = 0.315 rappresenta un'approssimazione della composizione di un modello elettrico x = 0.30 AlGaAs, situato nelle vicinanze. Non descriverlo in modo implicito come una corrispondenza esatta. Utilizzare la griglia di lunghezze d'onda sotto optical.mesh.mesh_l quando i calcoli ottici richiedono un intervallo spettrale appropriato. L'esempio contiene anche optical.mesh.mesh_y per la sua griglia spaziale ottica.

Nel caso di un LED alimentato elettricamente, è possibile disattivare l’illuminazione ottica esterna utilizzando la configurazione esistente della sorgente luminosa; il campione contiene optical.light_sources.Psun. Lo strato contiene anche shape_pl.pl_emission_enabled e le relative impostazioni di emissione. L’attivazione dell’emissione non è, di per sé, una prova del fatto che il modello risolva la forma delle linee spettrali, la fisica dell’emissione spontanea o l’efficienza quantica esterna. Verificare quali opzioni sono supportate nella modalità di simulazione scelta.Nel caso di un LED alimentato elettricamente, è possibile disattivare l’illuminazione ottica esterna utilizzando la configurazione esistente della sorgente luminosa; il campione contiene optical.light_sources.Psun. Lo strato contiene anche shape_pl.pl_emission_enabled e le relative impostazioni di emissione. L’attivazione dell’emissione non è, di per sé, una prova del fatto che il modello risolva la forma delle linee spettrali, la fisica dell’emissione spontanea o l’efficienza quantica esterna. Verificare quali opzioni sono supportate nella modalità di simulazione scelta.

7. Contatti e polarità della tensione.7. Contatti e polarità della tensione.

I contatti elettrici sono definiti in epitaxy.contacts, e non mediante la modifica del livello di drogaggio di un determinato strato. Il file di lavoro fornito contiene due contatti, ciascuno dei quali è costituito da oggetti contact nidificati separati. Il terminale superiore si trova in y0 e il terminale inferiore in y1. L’effettiva polarità della tensione è determinata dalle impostazioni applied_voltage_type applicate a questi terminali.I contatti elettrici sono definiti in epitaxy.contacts, e non mediante la modifica del livello di drogaggio di un determinato strato. Il file di lavoro fornito contiene due contatti, ciascuno dei quali è costituito da oggetti contact nidificati separati. Il terminale superiore si trova in y0 e il terminale inferiore in y1. L’effettiva polarità della tensione è determinata dalle impostazioni applied_voltage_type applicate a questi terminali.

Il parametro applied_voltage_type determina come viene applicata la tensione a ciascun contatto. Un contatto impostato su "change" riceve la tensione variabile, mentre un contatto impostato su "ground" viene mantenuto a 0 V. Pertanto, l’applicazione di una tensione positiva rende il contatto "change" positivo rispetto al contatto "ground".Il parametro applied_voltage_type determina come viene applicata la tensione a ciascun contatto. Un contatto impostato su "change" riceve la tensione variabile, mentre un contatto impostato su "ground" viene mantenuto a 0 V. Pertanto, l’applicazione di una tensione positiva rende il contatto "change" positivo rispetto al contatto "ground".

"contacts": {
  "segments": 2,
  "segment0": {
    "contact": {
      "position": "y0",
      "applied_voltage_type": "change",
      "majority": "hole",
      "minority": "electron",
      "majority_model": "ohmic",
      "minority_model": "ohmic"
    }
  },
  "segment1": {
    "contact": {
      "position": "y1",
      "applied_voltage_type": "ground",
      "majority": "electron",
      "minority": "hole",
      "majority_model": "ohmic",
      "minority_model": "ohmic"
    }
  }
}

Frammento di contatto: i campi omessi sono comunque necessari nell’esempio pratico.Frammento di contatto: i campi omessi sono comunque necessari nell’esempio pratico.

8. Coerenza della rete elettrica e ottica8. Coerenza della rete elettrica e ottica

Per l’esempio di trasporto-diffusione fornito, la griglia elettrica sull’asse y è definita in electrical_solver.mesh.mesh_y. Ogni segmento della griglia ha un valore len in metri, points, mul, left_right, id e i relativi campi. La griglia spaziale ottica è un oggetto diverso, definito in optical.mesh.mesh_y. Modificare lo spessore di un livello non garantisce che tutte le impostazioni della griglia siano state aggiornate.Per l’esempio di trasporto-diffusione fornito, la griglia elettrica sull’asse y è definita in electrical_solver.mesh.mesh_y. Ogni segmento della griglia ha un valore len in metri, points, mul, left_right, id e i relativi campi. La griglia spaziale ottica è un oggetto diverso, definito in optical.mesh.mesh_y. Modificare lo spessore di un livello non garantisce che tutte le impostazioni della griglia siano state aggiornate.

"mesh_y": {
  "enabled": "True",
  "auto": "True",
  "icon_": "y",
  "segments": 4,
  "segment0": { "len": 2e-7, "points": 30.0 },
  "segment1": { "len": 3e-7, "points": 50.0 },
  "segment2": { "len": 2e-7, "points": 30.0 },
  "segment3": { "len": 1e-7, "points": 20.0 }
}

Gli schemi mostrati sopra illustrano le dimensioni delle maglie e il numero di punti di un dispositivo a quattro strati con una lunghezza d’onda di 800 nm; questo non rappresenta un oggetto completo mesh_y.Gli schemi mostrati sopra illustrano le dimensioni delle maglie e il numero di punti di un dispositivo a quattro strati con una lunghezza d’onda di 800 nm; questo non rappresenta un oggetto completo mesh_y.

9. Interpretazione fisica e assunzioni non verificate.9. Interpretazione fisica e assunzioni non verificate.

Un file JSON facilmente analizzabile verifica unicamente la correttezza sintattica. Il trasporto per deriva-diffusione, le proprietà dei materiali, la ricombinazione radiativa e l’ottica sono aspetti distinti da modellare separatamente. Ad esempio, una struttura eterogiunzionale AlGaAs/GaAs richiede un adeguato confinamento dei portatori di carica su entrambe le interfacce, e non semplicemente un elenco di strati che sembra plausibile. Verificare il divario di energia, l’affinità elettronica e i parametri di trasporto valutati dagli script dei materiali per la composizione e la temperatura richieste.Un file JSON facilmente analizzabile verifica unicamente la correttezza sintattica. Il trasporto per deriva-diffusione, le proprietà dei materiali, la ricombinazione radiativa e l’ottica sono aspetti distinti da modellare separatamente. Ad esempio, una struttura eterogiunzionale AlGaAs/GaAs richiede un adeguato confinamento dei portatori di carica su entrambe le interfacce, e non semplicemente un elenco di strati che sembra plausibile. Verificare il divario di energia, l’affinità elettronica e i parametri di trasporto valutati dagli script dei materiali per la composizione e la temperatura richieste.

Dispositivi più complessi, come le celle solari TOPCon, i MOSFET, i transistor bipolari e i LED a pozzo quantico, possono richiedere fenomeni di tunneling, analisi dell’elettrostatica degli ossidi, contatti a più terminali, confinamento quantico, trappole di interfaccia o condizioni al contorno aggiuntive che una particolare simulazione iniziale potrebbe non supportare. Se la fisica necessaria non è dimostrata da un esempio pratico o dalla documentazione di riferimento, è preferibile identificare la lacuna piuttosto che inventare campi JSON. I calcoli delle emissioni ottiche non devono essere presentati come efficienza calibrata del dispositivo senza modelli adeguati di ricombinazione ed estrazione.Dispositivi più complessi, come le celle solari TOPCon, i MOSFET, i transistor bipolari e i LED a pozzo quantico, possono richiedere fenomeni di tunneling, analisi dell’elettrostatica degli ossidi, contatti a più terminali, confinamento quantico, trappole di interfaccia o condizioni al contorno aggiuntive che una particolare simulazione iniziale potrebbe non supportare. Se la fisica necessaria non è dimostrata da un esempio pratico o dalla documentazione di riferimento, è preferibile identificare la lacuna piuttosto che inventare campi JSON. I calcoli delle emissioni ottiche non devono essere presentati come efficienza calibrata del dispositivo senza modelli adeguati di ricombinazione ed estrazione.

10. Elenco di controllo per la convalida e risoluzione dei problemi.10. Elenco di controllo per la convalida e risoluzione dei problemi.

Dopo aver modificato un file di simulazione, è necessario verificare la sintassi JSON, la struttura di tutte le raccolte di segmenti, i tipi di chiave relativi al file di base e eventuali vincoli fisici specifici per il dispositivo. Ad esempio, il seguente frammento di codice Python verifica le normali raccolte segments senza richiedere l’utilizzo di API OghmaNano. Non garantisce, tuttavia, che OghmaNano eseguirà il modello.Dopo aver modificato un file di simulazione, è necessario verificare la sintassi JSON, la struttura di tutte le raccolte di segmenti, i tipi di chiave relativi al file di base e eventuali vincoli fisici specifici per il dispositivo. Ad esempio, il seguente frammento di codice Python verifica le normali raccolte segments senza richiedere l’utilizzo di API OghmaNano. Non garantisce, tuttavia, che OghmaNano eseguirà il modello.

import json
import re
from pathlib import Path

sim = json.loads(Path("sim.json").read_text(encoding="utf-8"))

def check_segments(obj, location="root"):
    if isinstance(obj, dict):
        if isinstance(obj.get("segments"), int):
            count = obj["segments"]
            actual = {
                int(key[7:]) for key in obj
                if re.fullmatch(r"segment[0-9]+", key)
            }
            expected = set(range(count))
            if actual != expected:
                raise ValueError((location, count, sorted(actual)))
        for key, value in obj.items():
            check_segments(value, location + "." + key)

check_segments(sim)
print("JSON and segment counts look consistent")

Se la posizione o il significato di un token nel file JSON non è chiaro, modificate il relativo elemento nell’interfaccia grafica, salvate il file e confrontate i file «prima» e «dopo» sim.json. Questo metodo è più affidabile rispetto alla semplice deduzione dei percorsi dai nomi dei parametri.Se la posizione o il significato di un token nel file JSON non è chiaro, modificate il relativo elemento nell’interfaccia grafica, salvate il file e confrontate i file «prima» e «dopo» sim.json. Questo metodo è più affidabile rispetto alla semplice deduzione dei percorsi dai nomi dei parametri.

11. Elenco completo dei token JSON di OghmaNano (dalla A alla Z)11. Elenco completo dei token JSON di OghmaNano (dalla A alla Z)

Questo è l’unico riferimento consultabile per i token dei parametri e le chiavi strutturali JSON di OghmaNano. Esso combina tutte le 985 voci del dizionario dei parametri fornito con 382 chiavi aggiuntive individuate nell’esempio operativo di OghmaNano v8.1 sim.json. Tutte le 1.367 voci sono organizzate insieme in ordine alfabetico: non è presente un elenco separato da consultare per gli script relativi alla struttura o ai materiali.Questo è l’unico riferimento consultabile per i token dei parametri e le chiavi strutturali JSON di OghmaNano. Esso combina tutte le 985 voci del dizionario dei parametri fornito con 382 chiavi aggiuntive individuate nell’esempio operativo di OghmaNano v8.1 sim.json. Tutte le 1.367 voci sono organizzate insieme in ordine alfabetico: non è presente un elenco separato da consultare per gli script relativi alla struttura o ai materiali.

Le descrizioni, le unità di misura e le opzioni dichiarate per i token del dizionario provengono dal dizionario fornito. Le chiavi che si trovano solo nella simulazione in corso sono incluse con descrizioni prudenti, in quanto il loro significato non è stato verificato. Il percorso JSON e il tipo di dati elencati sono esempi tratti da una simulazione funzionante e non costituiscono una garanzia che lo stesso nome sia valido in ogni posizione o in ogni versione di OghmaNano. Alcuni token rappresentano campi di output o elementi di controllo dell’interfaccia utente, piuttosto che input modificabili della simulazione. Tre voci del dizionario (Ra[0-9], Rq[0-9] e Rp[0-9]) sono modelli di token.Le descrizioni, le unità di misura e le opzioni dichiarate per i token del dizionario provengono dal dizionario fornito. Le chiavi che si trovano solo nella simulazione in corso sono incluse con descrizioni prudenti, in quanto il loro significato non è stato verificato. Il percorso JSON e il tipo di dati elencati sono esempi tratti da una simulazione funzionante e non costituiscono una garanzia che lo stesso nome sia valido in ogni posizione o in ogni versione di OghmaNano. Alcuni token rappresentano campi di output o elementi di controllo dell’interfaccia utente, piuttosto che input modificabili della simulazione. Tre voci del dizionario (Ra[0-9], Rq[0-9] e Rp[0-9]) sono modelli di token.