励起子ドメインチュートリアル（パートB）：幾何構造と光学特性の編集

1. ドメイン形状の編集

実際のバルクヘテロ接合系では、ドナードメインは完全な球形でも均一でもありません。 そのサイズ、形状、および接続性はナノメートルスケールで変化し、 これらの幾何学的特徴は励起子がドナー–アクセプタ界面に到達するまでに 拡散しなければならない距離に直接影響します。励起子ドメインモデルは 完全な三次元メッシュベースであるため、単純なサイズ変化を超えて ドメイン形態の変化が励起子輸送と解離にどのように影響するかを調べることができます。

ドメイン幾何構造を変更するには、メインシミュレーションウィンドウで 埋め込まれたオブジェクト（デフォルト例では球）を右クリックします。 コンテキストメニューは 図 ?? に示されています。 Mesh editorを選択してジオメトリエディタを開きます。

メッシュエディタでは、事前定義された形状ライブラリから選択するか、 独自の幾何構造をインポートできます。励起子ソルバーはトポロジーに依存しません： 形状をメッシュ化できる限り、それをドナードメインとして使用できます。 説明のため、球をティーポット形状のドメインに置き換えます。 これは明らかにBHJの現実的な形態ではありませんが、この意図的に複雑な ナノスケール形状は、曲率、凹部、局所厚さが励起子拡散経路および 界面解離にどのように影響するかを直感的に理解するのに役立ちます。

形状データベースセレクタ（三点ボタン）をクリックして teapotをダブルクリックし、ティーポット形状を選択します。 メッシュエディタを閉じます。メインシミュレーションウィンドウは 自動的に更新されます（ 図 ??）。

以前と同様にシミュレーションを実行します。完了後、 Exciton Outputに移動してexciton.csvを開きます。 得られた励起子密度場は 図 ?? に示されています。ここで使用した形状自体は人工的ですが、 基本的な物理は球形の場合と同じです：励起子はドナー内部で生成され、 三次元ドメイン内を拡散し、解離が強い界面で除去されます。 このアプローチの利点は、任意の形状に置き換えられることであり、 ドメイン形態が励起子輸送と実効電荷生成にどのように影響するかを 系統的なwhat-if研究として調べるのに適している点です。

2. 光学特性

励起子ドメインモデルでは、光学特性はオブジェクトごとに割り当てられます。 編集するには、周囲のレイヤーまたは埋め込まれたドナードメインを右クリックし、 Object editorを選択します。 これにより、図  ?? に示されるオブジェクトエディタウィンドウが開きます。 各オブジェクトには特定の光学材料を関連付けることができ、 これらの材料には波長依存の屈折率データ（\(n,k\)）が含まれます。 完全な光学シミュレーションでは、これらの材料特性を使用して 構造内で光がどのように空間的に吸収され、 励起子が位置および波長の関数としてどのように生成されるかを決定します。

このチュートリアルでは、光学材料データ（各オブジェクトに割り当てられた \(n,k\)）は吸収計算には使用されません。 代わりに、励起子生成は 一定励起子生成率として直接指定されます。 これは光干渉および波長依存効果から励起子輸送、再結合、 界面解離を分離するための意図的なモデリング選択です。 対応する設定はメインウィンドウのOpticalリボンから アクセスできる光学シミュレーションエディタで設定され、 図  ?? に示されています。

光学エディタでは、生成モデルは現在 Constant valueに設定されています。 オブジェクトごとの生成率は、 Constant valueに関連付けられたドロップダウンメニューを開き、 Edit constantを選択することで表示できます。 これにより、図に示される生成率エディタが開き、 シーン内の各オブジェクトに設定された生成率が一覧表示されます。 現在の設定では、ドナードメイン（球またはティーポット）に \(1\times10^{27}\,\mathrm{m^{-3}\,s^{-1}}\)の一様生成率が割り当てられ、 周囲のレイヤーにはゼロが割り当てられています。 これによりドナー領域に限定された空間的に一様な励起子源が生成されます。 生成率が空間的に既知で一定であるため、 得られる励起子密度および解離パターンは 拡散、再結合、および界面損失過程の観点から直接解釈できます。

幾何構造と光生成が定義されたことで、励起子ドメインモデルは完成です。 ドメイン形状、サイズ、および励起子パラメータの変化が exciton_sim_info.jsonに報告される解離効率に どのように影響するかを調べることができます。