Layer editor

1. 概要

太陽電池、OLED、OFET を含むほぼすべての光電子デバイスは、一連の材料層から構成されています。無機デバイスでは、これらの層は真空蒸着のような手法を用いて作製されることが多く、一方、有機およびハイブリッドデバイスではスピンコートや印刷のような技術が用いられます。OghmaNano では、この層構造は Layer editor で表現され、デバイスの epitaxy を定義および変更するためのインターフェースを提供します。epitaxy という用語は無機半導体物理に由来しますが、OghmaNano では単にデバイスを構成する順序付けられた層スタックを指します。

2. レイヤーの定義

Layer editor はデバイスをレイヤー表として表示します。各行には以下が含まれます:

• Layer name — レイヤーを識別するために使用されるラベル。
• Thickness — レイヤーの物理的厚さ。
• Optical material — 屈折率および吸収データを提供する材料データベースエントリ。
• Layer type — そのレイヤーが Contact（contact）、Electricaly active（active）、Not electricaly active（other）のいずれであるか。
• ID — 最も右の列には、そのレイヤーの 一意の ID（プロジェクト JSON におけるオブジェクト識別子）が含まれます。 この列を広げると完全な値を表示してコピーできます。この ID は、スクリプトを記述するときや JSON を検索するときに、 人が読める名前が変わった場合でも、特定のレイヤーを曖昧さなく参照するために使用します。

3. レイヤータイプ

デバイス内の各レイヤーには layer type を割り当てる必要があり、これによりシミュレーションでの扱われ方が決まります。 可能なタイプは 3 つあります:

• Contact — デバイス境界（通常は上部と下部）の電気接触を定義します。 これらは電流抽出点として機能し、電気ソルバーで用いられる境界条件を与えます。
• Active — 電子と正孔の両方が存在する半導体層を指定し、そこで drift–diffusion 方程式および Poisson 方程式が解かれます。ここで電荷輸送、再結合、および生成が起こります。
• Other — 輸送層、バッファ層、封止層など、残りのすべてのレイヤーを含みます。 これらのレイヤーは光学モデルおよび熱モデルでは考慮されますが、drift-diffusion ソルバーでは考慮されません。

デバイスのすべてのレイヤーで drift–diffusion 方程式を解きたくなるのはよくある間違いです。実際には、これは不要です。多くのレイヤーは単一キャリア輸送層または高導電性であり、たとえば有機デバイスにおける正孔輸送層 (HTL) や電子輸送層 (ETL) では、電子–正孔再結合や関連する電荷対ダイナミクスはそこで起こりません。そのような領域で drift–diffusion を解くと、物理的洞察を増やすことなく計算コストだけが増加します。active layer フラグは、連成した drift–diffusion 方程式と Poisson 方程式を解くことが 絶対に必要な場合にのみ 使用してください。たとえば、太陽電池の光活性層、OFET のチャネル、または電子と正孔の両方が共存し、それらの輸送／再結合を明示的にモデル化する必要がある領域です。HTL/ETL、高導電性バッファ、または金属接触のようなレイヤーは、太陽電池における S 字型 JV 曲線のような効果を調べたい場合を除いて、通常は active としてマークすべきではありません。