Eksitonların/eşleşmiş rekombinasyonun modellenmesi - sadece organik malzemelerEksitonların/eşleşmiş rekombinasyonun modellenmesi - sadece organik malzemeler
Neden eksitonları modellememelisiniz?Neden eksitonları modellememelisiniz?
OghmaNano, uyarılmış halleri işlemek için çeşitli modeller içerir: OPV (örneğin, ayrışma verimliliği için Onsager–Braun) için ekzitonları ve eşleşen rekombinasyonu simüle eden modüller ve OLED'ler için tekletleri ve tripletleri izleyen daha ayrıntılı uyarılmış hal modelleri. Ancak, OPV cihaz simülasyonları için genellikle ekzitonları açıkça modellemenize gerek yoktur. Literatürde, serbest yük taşıyıcılarına dönüşen eşleşen çiftlerin sayısını hesaplamak için birkaç model önerilmiştir; örneğin, Onsager–Braun modeli, ekziton ayrışma verimliliğini verir. Ayrıca, bir cihazdaki ekzitonların konumun bir fonksiyonu olarak dağılımını hesaplamanızı sağlayan başka modeller de bulunmaktadır.OghmaNano, uyarılmış halleri işlemek için çeşitli modeller içerir: OPV (örneğin, ayrışma verimliliği için Onsager–Braun) için ekzitonları ve eşleşen rekombinasyonu simüle eden modüller ve OLED'ler için tekletleri ve tripletleri izleyen daha ayrıntılı uyarılmış hal modelleri. Ancak, OPV cihaz simülasyonları için genellikle ekzitonları açıkça modellemenize gerek yoktur. Literatürde, serbest yük taşıyıcılarına dönüşen eşleşen çiftlerin sayısını hesaplamak için birkaç model önerilmiştir; örneğin, Onsager–Braun modeli, ekziton ayrışma verimliliğini verir. Ayrıca, bir cihazdaki ekzitonların konumun bir fonksiyonu olarak dağılımını hesaplamanızı sağlayan başka modeller de bulunmaktadır.
Ancak, bu modeller genellikle belirli bir sistem için güvenilir bir şekilde bilinmeyen ve ölçülmesi zor olan parametreler gerektirir (örneğin, ekziton ömrü, difüzyon uzunluğu, ayrışma hızı). Bu nedenle, genellikle özel deneyler (TRPL, pompa-prob, PL-söndürme yığınları, gerilim bağımlı EQE/EL) yapılması ve morfolojiye ve işleme bağlı değerler elde edilmesi gerekir. Dolayısıyla, eşleşen rekombinasyonu simüle etmek mümkün (ve ilginç) olsa da, genellikle basitçe bir foton verimliliği faktörü \(\eta_{photon}\) tanıtmak daha iyi bir yaklaşımdır. Bu sayı 0,0 ile 1,0 arasında değişir ve cihazdaki herhangi bir noktada emilen foton sayısıyla çarpılarak eşleşen rekombinasyon kayıpları hesaba katılır.Ancak, bu modeller genellikle belirli bir sistem için güvenilir bir şekilde bilinmeyen ve ölçülmesi zor olan parametreler gerektirir (örneğin, ekziton ömrü, difüzyon uzunluğu, ayrışma hızı). Bu nedenle, genellikle özel deneyler (TRPL, pompa-prob, PL-söndürme yığınları, gerilim bağımlı EQE/EL) yapılması ve morfolojiye ve işleme bağlı değerler elde edilmesi gerekir. Dolayısıyla, eşleşen rekombinasyonu simüle etmek mümkün (ve ilginç) olsa da, genellikle basitçe bir foton verimliliği faktörü \(\eta_{photon}\) tanıtmak daha iyi bir yaklaşımdır. Bu sayı 0,0 ile 1,0 arasında değişir ve cihazdaki herhangi bir noktada emilen foton sayısıyla çarpılarak eşleşen rekombinasyon kayıpları hesaba katılır.
\[ G = G_{abs}\cdot \eta_{photon} \] \[ G = G_{abs}\cdot \eta_{photon} \]
nerede \(G\) içindeki yük taşıyıcı oluşum hızı nedir? \(m^{-3}s^{-1}\) denklemlerde [denk:contn] ve [eq:contp]. nerede \(G\) içindeki yük taşıyıcı oluşum hızı nedir? \(m^{-3}s^{-1}\) denklemlerde [denk:contn] ve [eq:contp].
Bu faktör, simüle edilmiş ve deneysel \(J_{sc}\) değerleri arasındaki farkı karşılaştırarak makul bir düzeyde elde edilebilir. Bu parametre, optik simülasyon penceresinin yapılandırma bölümünde ayarlanabilir. Bu nedenle, çoğu durumda eksitonları açıkça modellemek yerine, daha çok ’foton verimlilik faktörü’nü kullanmanız gerekir. Yine de eksitonları modellemek istiyorsanız, okumaya devam edin.Bu faktör, simüle edilmiş ve deneysel \(J_{sc}\) değerleri arasındaki farkı karşılaştırarak makul bir düzeyde elde edilebilir. Bu parametre, optik simülasyon penceresinin yapılandırma bölümünde ayarlanabilir. Bu nedenle, çoğu durumda eksitonları açıkça modellemek yerine, daha çok ’foton verimlilik faktörü’nü kullanmanız gerekir. Yine de eksitonları modellemek istiyorsanız, okumaya devam edin.
Eksitonları nasıl modelleyebilirsiniz (eğer gerçekten buna ihtiyacınız varsa)?Eksitonları nasıl modelleyebilirsiniz (eğer gerçekten buna ihtiyacınız varsa)?
Eğer ilgili bölümü okuduysanız 13.1 ve hala eksitonları modellemek istiyorsanız, bu bölüm bunu nasıl yapacağınızı anlatmaktadır. OghmaNano. Eksiton çözümleyicisi, optik ve elektriksel modeller arasında yer alır. Eksiton modeli kullanıldığında kapalıburada yük taşıyıcı oluşumu, foton verimliliği sayesinde optik yöntemlerden doğrudan elde edilir. [denk:contn]: \(G = G_{abs}\,\eta_{\mathrm{photon}}\). Eksiton modeli kullanıldığında açıkoptik absorpsiyon, bir eksiton difüzyon-reaksiyon denklemini besler ve elektronik oluşum terimi, eksiton ayrışmasından kaynaklanır. Eğer ilgili bölümü okuduysanız 13.1 ve hala eksitonları modellemek istiyorsanız, bu bölüm bunu nasıl yapacağınızı anlatmaktadır. OghmaNano. Eksiton çözümleyicisi, optik ve elektriksel modeller arasında yer alır. Eksiton modeli kullanıldığında kapalıburada yük taşıyıcı oluşumu, foton verimliliği sayesinde optik yöntemlerden doğrudan elde edilir. [denk:contn]: \(G = G_{abs}\,\eta_{\mathrm{photon}}\). Eksiton modeli kullanıldığında açıkoptik absorpsiyon, bir eksiton difüzyon-reaksiyon denklemini besler ve elektronik oluşum terimi, eksiton ayrışmasından kaynaklanır.
\[ \frac{\partial X}{\partial t} = \nabla \!\cdot \!\big(D\,\nabla X\big) + G_{\mathrm{optical}} - k_{\mathrm{dis}}\,X - k_{\mathrm{FRET}}\,X - k_{\mathrm{PL}}\,X - \alpha\,X^{2} \] \[ \frac{\partial X}{\partial t} = \nabla \!\cdot \!\big(D\,\nabla X\big) + G_{\mathrm{optical}} - k_{\mathrm{dis}}\,X - k_{\mathrm{FRET}}\,X - k_{\mathrm{PL}}\,X - \alpha\,X^{2} \]
Burada \(X(\mathbf{r},t)\), eksiton yoğunluğunu (m\(^{-3}\)) temsil eder; \(D\), eksiton difüzyon katsayısını (m\(^2\)s\(^{-1}\)) temsil eder; \(G_{\mathrm{optical}}\), optik modelden elde edilen yerel eksiton oluşum hızını (emilen fotonlarla orantılı) temsil eder; \(k_{\mathrm{dis}}\), serbest yüklere ayrışma hızını temsil eder; \(k_{\mathrm{FRET}}\), Förster enerji transfer hızını temsil eder; \(k_{\mathrm{PL}}\), ışıma yoluyla bozunma hızını temsil eder; ve \(\alpha\), eksiton-eksiton yok olma katsayısını (m\(^3\)s\(^{-1}\)) temsil eder. Eksiton modeli etkinleştirildiğinde, elektronik sürüklenme-difüzyon oluşum terimi \(G = k_{\mathrm{dis}}\,X\) (hacimsel) olarak alınır ve yapılandırılmışsa isteğe bağlı olarak yüzey bölgeleriyle sınırlanabilir.Burada \(X(\mathbf{r},t)\), eksiton yoğunluğunu (m\(^{-3}\)) temsil eder; \(D\), eksiton difüzyon katsayısını (m\(^2\)s\(^{-1}\)) temsil eder; \(G_{\mathrm{optical}}\), optik modelden elde edilen yerel eksiton oluşum hızını (emilen fotonlarla orantılı) temsil eder; \(k_{\mathrm{dis}}\), serbest yüklere ayrışma hızını temsil eder; \(k_{\mathrm{FRET}}\), Förster enerji transfer hızını temsil eder; \(k_{\mathrm{PL}}\), ışıma yoluyla bozunma hızını temsil eder; ve \(\alpha\), eksiton-eksiton yok olma katsayısını (m\(^3\)s\(^{-1}\)) temsil eder. Eksiton modeli etkinleştirildiğinde, elektronik sürüklenme-difüzyon oluşum terimi \(G = k_{\mathrm{dis}}\,X\) (hacimsel) olarak alınır ve yapılandırılmışsa isteğe bağlı olarak yüzey bölgeleriyle sınırlanabilir.
Difüzyon katsayısı genellikle difüzyon uzunluğu \(L\) ve ömür \(\tau\) aracılığıyla belirtilir:Difüzyon katsayısı genellikle difüzyon uzunluğu \(L\) ve ömür \(\tau\) aracılığıyla belirtilir:
\[ D \;=\; \frac{L^{2}}{\tau} \] \[ D \;=\; \frac{L^{2}}{\tau} \]
Tipik sınır koşulları, ya elektrotlarda veya soğutma katmanlarında meydana gelen sönümleme (\(X=0\)) ve/veya iletimin olmadığı (\(\mathbf{n}\!\cdot\!\nabla X=0\)) engellenen yüzeylerdir; yüzeyler arası sönümleme ayrıca bir yüzey reaksiyon hızı sabiti ile de ifade edilebilir. Birimler: \(D\) (m\(^2\)s\(^{-1}\)), \(L\) (m), \(\tau\) (s), hızlar \(k\) (s\(^{-1}\)).Tipik sınır koşulları, ya elektrotlarda veya soğutma katmanlarında meydana gelen sönümleme (\(X=0\)) ve/veya iletimin olmadığı (\(\mathbf{n}\!\cdot\!\nabla X=0\)) engellenen yüzeylerdir; yüzeyler arası sönümleme ayrıca bir yüzey reaksiyon hızı sabiti ile de ifade edilebilir. Birimler: \(D\) (m\(^2\)s\(^{-1}\)), \(L\) (m), \(\tau\) (s), hızlar \(k\) (s\(^{-1}\)).
Pratik bir not: \(L\), \(\tau\), \(k_{\mathrm{dis}}(E)\), \(k_{\mathrm{FRET}}\) ve \(\alpha\) parametrelerini belirlemek genellikle zordur ve bunlar morfolojiye bağlı olabilir. Çalışmanızın amacı özellikle eksiton taşınımını/kinetiğini hedeflemiyorsa, daha basit \(G = G_{abs}\,\eta_{\mathrm{photon}}\) yöntemi genellikle OPV cihaz simülasyonları için daha güvenilirdir.Pratik bir not: \(L\), \(\tau\), \(k_{\mathrm{dis}}(E)\), \(k_{\mathrm{FRET}}\) ve \(\alpha\) parametrelerini belirlemek genellikle zordur ve bunlar morfolojiye bağlı olabilir. Çalışmanızın amacı özellikle eksiton taşınımını/kinetiğini hedeflemiyorsa, daha basit \(G = G_{abs}\,\eta_{\mathrm{photon}}\) yöntemi genellikle OPV cihaz simülasyonları için daha güvenilirdir.