Editor de camadas

1. Visão geral

Quase todos os dispositivos optoeletrônicos, incluindo células solares, OLEDs e OFETs, são construídos a partir de uma sequência de camadas de materiais. Em dispositivos inorgânicos, essas camadas são frequentemente fabricadas usando métodos como deposição a vácuo, enquanto em dispositivos orgânicos e híbridos são usadas técnicas como spin coating ou impressão. No OghmaNano, essa estrutura em camadas é representada no Editor de camadas, que fornece uma interface para definir e modificar a epitaxia de um dispositivo. O termo epitaxia se origina da física de semicondutores inorgânicos, mas no OghmaNano ele simplesmente se refere à pilha ordenada de camadas que compõem um dispositivo.

2. Definindo uma camada

O Editor de camadas exibe o dispositivo como uma tabela de camadas. Cada linha contém:

• Nome da camada — o rótulo usado para identificar a camada.
• Espessura — a espessura física da camada.
• Material óptico — a entrada do banco de dados de materiais que fornece dados de índice de refração e absorção.
• Tipo de camada — se a camada é um Contact (contato), Electricaly active (ativa), Not electricaly active (outra)
• ID — a coluna mais à direita contém o ID único da camada (o identificador do objeto no JSON do projeto). Você pode expandir essa coluna para revelar o valor completo e copiá-lo. Use esse ID ao escrever scripts ou pesquisar no JSON para referenciar de forma inequívoca uma camada específica — mesmo que seu nome legível por humanos mude.

3. Tipos de camada

Cada camada em um dispositivo deve receber um tipo de camada, que determina como ela é tratada na simulação. Existem três tipos possíveis:

• Contact — define contatos elétricos nos limites do dispositivo (tipicamente no topo e na base). Eles atuam como pontos de extração de corrente e impõem as condições de contorno usadas pelo solver elétrico.
• Active — designa uma camada semicondutora na qual elétrons e buracos estão presentes, e na qual as equações de drift–diffusion e Poisson são resolvidas. É aqui que ocorrem transporte de carga, recombinação e geração.
• Other — cobre todas as camadas restantes, como camadas de transporte, camadas buffer ou encapsulamento. Essas camadas serão consideradas pelos modelos óptico e térmico, mas não pelo solver de drift-diffusion.

É um erro comum querer resolver as equações de drift–diffusion em todas as camadas do dispositivo. Na prática isso é desnecessário: muitas camadas são de portador único ou altamente condutivas — por exemplo, camadas de transporte de buracos (HTL) e de transporte de elétrons (ETL) em dispositivos orgânicos — de modo que recombinação elétron–buraco e dinâmicas relacionadas de pares de carga não ocorrem nelas. Resolver drift–diffusion em tais regiões aumenta o custo computacional sem acrescentar conhecimento físico. Use a marcação de camada ativa apenas quando for absolutamente necessário resolver as equações acopladas de drift–diffusion e Poisson — por exemplo, na camada fotoativa de uma célula solar, no canal de um OFET ou em qualquer região onde elétrons e buracos coexistam e seu transporte/recombinação precisem ser modelados explicitamente. Camadas como HTL/ETL, buffers altamente condutivos ou contatos metálicos normalmente não devem ser marcadas como ativas, a menos que se queira estudar efeitos como curvas JV em forma de S em células solares.