材料データベース: Part A - イントロダクション

このページでは、OghmaNano の 材料データベース に含まれる内容、エントリの開き方と編集方法、 n–k データまたは吸収データのインポート方法（単位変換を含む）、および材料がディスク上のどこに保存されているかを説明します。

1. 概要

OghmaNano の 材料データベース は、各材料のさまざまな物理的および参照プロパティを保存します。これらはカテゴリ別に整理されており、シミュレーションで一貫した集中データを使用できるようになっています。主な情報には以下が含まれます:

光学定数:
- 屈折率 n(λ)（無次元 — 屈折率の実部を表す） ??
- 吸収係数 α(λ)（m⁻¹ — 屈折率の虚部を表す） ??
- 正規化発光スペクトル ??
基本メタデータ: 3D 描画用の物理色、材料タイプ、プライバシー設定、変更ログ ??。
電気パラメータ（参照のみ）: これらの値はシミュレーションに直接影響しません。変更された材料を復元するための「基準値」として機能します。例外はバンド図スケッチです。デバイス内で Ec/Ev が定義されていない場合、UI はこれらの参照値にフォールバックします ??。
熱特性: 熱伝導率、緩和時間、および関連パラメータ ??。
ライフサイクルデータ: 密度、kg 当たりコスト、kg 当たりエネルギー（エンボディドエネルギーおよびコスト計算用） ??。

これらのデータセットを組み合わせることで、すべてのシミュレーションで使用する各材料の中央集約された一貫した定義が提供されます。

OghmaNano Material editor showing refractive index of the material as a function of wavelength — 波長に対する屈折率

OghmaNano Material editor showing absorption spectrum of the material as a function of wavelength — 波長に対する吸収スペクトル

OghmaNano Material editor showing optical emission spectrum of the material as a function of wavelength — 波長に対する光発光スペクトル

OghmaNano Material editor showing basic parameters including material color, type, privacy options, and change log — 基本パラメータ: 色、タイプ、変更ログ

OghmaNano Material editor showing stored electrical parameters for the material. These are reference values and not directly used in simulation. — 保存された電気パラメータ（参照のみ）

OghmaNano Material editor showing thermal parameters such as conductivity and carrier relaxation times — 熱パラメータ

OghmaNano Material editor showing life cycle parameters including density, cost per kilogram, and energy per kilogram — ライフサイクルパラメータ: 密度、コスト、kg 当たりエネルギー

2. 材料データベースへのアクセス

Databases リボンの Materials Database アイコンをクリックして Materials Database を開きます ??。これにより Materials Database ブラウザが起動します ??。ここでは最上位フォルダと「原子」アイコンで表された個々の材料が表示されます。フォルダをダブルクリックすると、材料クラス（例: 金属、酸化物、ガラス）ごとに整理されたライブラリを探索できます。また refractiveindex.info からインポートされた専用コレクションも含まれます。原子アイコンをクリックすると、上で説明した材料プロパティビューが開きます。 Help を使用するとガイドが表示され、Add Material を使用すると新しいエントリを作成したり独自データセットをインポートできます。

Databases ribbon in OghmaNano with the Materials database icon highlighted—the entry point for opening the materials database — Databases リボンから Materials データベースへアクセス

Initial Materials database browser view showing top-level material categories, address bar, Add Material, and Help buttons — Materials データベースの初期ビュー（最上位カテゴリ）

3. データベースへの材料追加

新しい材料を追加するには Materials database を開き、ウィンドウ右上の add material をクリックします（??）。これによりダイアログボックスが表示され、新しい材料の名前を入力するよう求められます。これは図 ?? に示されています。この例では材料名を my_new_material としました。

OghmaNano Materials database window showing the Add Material button highlighted — *Add Material* ボタンを使用して *Materials database* に新しい材料を追加する。

Dialog window in OghmaNano prompting for a new material name, with example 'my_new_material' — *Materials database* ダイアログで新しい材料に名前を付ける。

OK をクリックすると、新しい材料が表示されます。図 [fig:materialadd4] を参照してください。これをダブルクリックして開きます。これによりデータのない空の材料ウィンドウが表示されます。図 [fig:materialadd5] を参照してください。

OghmaNano Materials database window showing the newly created material 'my_new_material' highlighted in red — *Materials database* に追加された新しい材料 `my_new_material`。

OghmaNano Material editor window for a newly created material, showing empty data tabs for Absorption, Refractive index, Basic, Electrical parameters, and Thermal parameters — 新しく作成された材料 `my_new_material` の *Material editor* ウィンドウ。最初はデータが空です。

4. n/k データ（n/alpha データ）の理解

OghmaNano に n/k（n/alpha データ）を追加する前に、n–k データが何であるかを理解することが重要です。 n–k データ は材料の複素屈折率を表します: 実部 n と虚部 k です。

n（実屈折率）: 光が材料に入射したときにどのように曲がるかを決定します（例: プリズムで見られるビームの偏向）。
k（消衰係数）: 吸収による光学損失を決定します。 k が大きい材料は強く吸収し（例: 濁った水）、 k が小さい材料は弱く吸収します（例: 透明な水）。

文献では光学損失の表記方法がいくつか存在します。一般的な形式には 吸収係数 α （単位 m⁻¹、1 メートルあたりの損失）、消衰係数 k（屈折率の虚部、無次元）、および 吸光度（光学密度 とも呼ばれる）があり、これは分光学で一般的に使用される透過率の対数測定です。重要なのは、これらは 原理的には同じ物理量 を異なる形式で表現しているということです。 OghmaNano は単位 m⁻¹ の 吸収係数 α を受け付けます。以下のボックスでは、これらの量の違いと相互変換方法を説明します。

n、k、および吸収 α — 概要

複素屈折率は \( N(\lambda) = n(\lambda) + i\,k(\lambda) \) であり、ここで \(n\)（屈折率）および \(k\)（消衰係数）は無次元です。 OghmaNano は以下を保存します:

n(λ) を n.csv に保存（無次元）
α(λ) — 吸収係数 — を alpha.csv に保存（\(\mathrm{m^{-1}}\)）

\(k(\lambda)\) があり \( \alpha(\lambda) \) がない場合、インポーターは次式を使用して変換します: \( \displaystyle \alpha(\lambda) = \frac{4\pi\,k(\lambda)}{\lambda} \) （\( \lambda \) をメートルで入力 → \( \alpha \) は \( \mathrm{m^{-1}} \)）。

吸光度 / 光学密度 (A) または透過率 (T) から

\( A = -\log_{10}(T) \)
\( \displaystyle \alpha = (\ln 10)\,\frac{A}{d} \) （ここで \( d \) は膜厚 (m)）

使用する単位: \( \lambda \) はメートル (m); \(n\) と \(k\) は無次元; \( \alpha \) は \( \mathrm{m^{-1}} \)。吸収が “a.u.” と表示された曲線は直接使用できません。

計算例 — \(k \rightarrow \alpha\) 変換

\( k=0.02 \)、\( \lambda=500\,\mathrm{nm}=5.00\times10^{-7}\,\mathrm{m} \) の場合:

\( \displaystyle \alpha = \frac{4\pi k}{\lambda} = \frac{4\pi \times 0.02}{5.00\times10^{-7}} \approx 5.03\times10^{5}\ \mathrm{m^{-1}} \)。

5. n/alpha データ（または n/k データ）のインポート

材料ウィンドウの左上にある Import data from file をクリックすると ?? Import Data wizard が開きます ??。Refractive Index タブが開いている状態で Import Data from File をクリックすると、データは屈折率データセットにインポートされます。Absorption タブが選択されている場合は吸収データセットにインポートされます。正しいデータを正しいタブにインポートしてください。ウィザードはファイルを読み込み、列をマッピングし、OghmaNano が使用する形式へ単位変換を行います。

期待されるファイル形式（2 列、SI 単位）:

屈折率 n(λ): 波長 (m) と屈折率（無次元）。
吸収 α(λ): 波長 (m) と吸収係数 (m⁻¹)。

データソースが他の単位（例: nm、μm、cm⁻¹、または光子エネルギー eV）を使用している場合、ウィザードが変換します（例: nm → m、cm⁻¹ → m⁻¹、eV → m（λ = hc/E））。ファイルに k(λ) が含まれている場合、ウィザードは α(λ) = 4πk(λ)/λ を使用して吸収を計算することもできます。

手順:

テキストまたは CSV ファイルを開きます。
プレビュー（左パネル）を確認します。
x 軸の単位（波長）と y 軸の量（n、k、または α）および単位を選択します。これらは入力データの単位と一致している必要があります
変換された SI データ（右パネル）を確認します。
Import data をクリックして材料に保存します。

ウィザード画面は ?? に示されています。インポート後、プロットは材料エディタ内で更新されます ??。吸収のみをインポートした場合、シミュレーションで材料を使用する前に屈折率も必ず提供してください。

OghmaNano data importer window showing steps to import material data with labelled regions a) to f) — OghmaNano の *Data importer* ウィンドウ。材料データをインポートするワークフローを示します: a) データファイルを開く、 b) インポートされたファイルのプレビュー、 c) x 軸単位の選択、 d) y 軸単位の選択、 e) SI 単位へ変換されたファイル、 f) データのインポート。

OghmaNano Material editor showing imported absorption spectrum data for my_new_material — インポートされた吸収スペクトル

よくある落とし穴

吸収が “a.u.” 表示または 1 に正規化されている → 大きさ情報が失われているため使用不可。.
最終的にインポートされた値は SI 単位になります。値を確認してください — 妥当な桁の値か概算チェックを行ってください。

👉 次のステップ: 続いて Part B に進み、材料系の n/k データを見つけるためのヒントを確認してください。