Моделювання роботи пристроїв на великій площі – частина B: проведення сканування та аналіз даних щодо опору та втрат напруги.
Крок 1: Запустіть симуляцію сканування.
Почніть сканування, натиснувши. Запустити моделювання. (синій трикутник) або натискання F9Вивід у терміналі почне відображатися в режимі реального часу (див. ??).
Фізично відбувається наступне: OghmaNano розглядає контакт як тривимірну резистивну мережу. Потім до однієї з точок сітки на нижній поверхні подається напруга, розв’язується електрична схема, визначається ефективний опір до верхнього контактного елемента, і цей процес повторюється для наступної точки.
Для сканування розміром 40 × 40 це означає, що потрібно виконати 40 × 40 = 1600 окремих розв’язків для кожної схеми. Саме тому сканування може тривати певний час. Ви не виконуєте єдиний цикл обчислень JV; ви виконуєте багато невеликих обчислень для постійного струму, щоб створити просторову карту.
💡 Практична порада: якщо ви значно збільшите роздільну здатність сканування, час виконання завдання пропорційно зростатиме разом із кількістю точок сканування. Вища роздільна здатність забезпечує чіткішу карту, але потребує більше часу.
Крок 2: Ознайомлення з електричною мережею.
Роздільна здатність сканування контролюється електричною сіткою, яка визначається на вкладці «Електрична сітка» в розділі «Електрика» (див. ??). У цьому прикладі ми використовуємо 40 × 40 точок у площині x–z. Напрямок y визначається шарами (тобто розв’язувач знає про вертикальну дискретизацію на основі визначених вами шарів).
Для загального уявлення:
- Недостатня кількість точок → карта опору стає нечіткою, і ви можете не помітити локальну концентрацію струму навколо сітки.
- Занадто багато точок → процес сканування може сповільнитися, оскільки збільшується кількість обчислень для кожної точки.
Крок 3: Файли, створені в результаті сканування.
Після завершення сканування перейдіть на вкладку «Результати». Там ви повинні побачити файли, подібні до тих, що на зображенні ??.
spm_R.csv), її поперечний зріз (spm_R_x.csv) і карта втрат напруги (Vlost_spm.csv).| Назва файлу | Опис |
|---|---|
electrical_links.csv | Список резистивних з’єднань (ребер) у тривимірній сітці схеми. |
electrical_nodes.csv | Перелік вузлів ланцюга (позицій та з’єднань) у тривимірній сітці. |
spm_R.csv | Карта опору, отримана за допомогою скануючої зондової мікроскопії (ефективний опір у залежності від положення). |
spm_R_x.csv | Двовимірний зріз у площині spm_R.csv, що показує розподіл опору по всій структурі пристрою. |
Vlost_spm.csv | Орієнтовна величина втрати напруги (ΔV) в кожній точці сканування через контактний опір. |
Крок 4: Перегляд карт і графіків розподілу опору.
spm_R.csv). Найнижчий опір спостерігається поблизу вивідної смуги та ліній металевої сітки; найвищий опір зазвичай виникає в глибині комірки, далеко від них.
spm_R_x.csv. Опір збільшується зі збільшенням відстані від краю, з якого проводиться відбір, при цьому спостерігаються періодичні зниження опору в місцях, де ділянка проходить близько до металевих сегментів сітки.Двічі клацніть spm_R.csv, щоб переглянути карту опору (див. ??). Кольорова шкала відображає ефективний опір між кожною точкою на нижній поверхні та точкою відведення.
- Поруч із точкою контакту для екстракції (темна смуга на графіку) опір нижчий – струму потрібно менша відстань, щоб покинути пристрій.
- Поруч із лінією металевої сітки опір менший – струм може швидко потрапити у високопровідну металеву мережу.
- Найбільший опір зазвичай спостерігається поблизу центру комірки сітки та далеко від краю, з якого відбувається вилучення, оскільки струм має проходити вбік через полімер на більшу відстань.
У цьому прикладі значення опору становлять кілька омів, що є фізично обґрунтованим масштабом для розподілу струму в друкованих контактах. Однак слід зазначити, що значення, близькі до кількох десятків омів, можуть бути згубними для багатьох пристроїв: опір у 30–40 Ом між активною зоною та зовнішнім контактом може значно зменшити ефективний коефіцієнт заповнення (для фотоелектричних елементів) або спричинити нерівномірність яскравості (для OLED-дисплеїв).
Двічі клацніть spm_R_x.csv, щоб переглянути двовимірний зріз карти (??). Цей графік наочно демонструє фізичні процеси:
- Опір збільшується зі збільшенням відстані від точки контакту під час вилучення (збільшується довжина шляху латерального струму).
- Опір зменшується кожного разу, коли скануючий промінь проходить над металевою сітчастою лінією або поблизу неї (викликаючи коротке замикання в бічній частині).
Це ключовий діагностичний показник: він не лише показує, наскільки поганий контакт, але й вказує, де саме він поганий, а отже, які геометричні або матеріальні зміни потрібно внести, щоб це виправити.
Крок 5: Візуалізація структури електричної схеми (з’єднання та вузли).
Для налагодження та аналізу може бути корисно візуалізувати схему безпосередньо. Двічі клацніть на посиланнях і вузлах схеми (зазвичай вони відображаються у вигляді links.jpg і nodes.jpg у прикладі виводу).
У цих задачах, пов’язаних із контактами, інтерпретація електричної схеми є буквальною: кожен елемент – це резистор, кожен вузол – це з’єднання, а алгоритм розв’язання забезпечує виконання законів Кірхгофа для всієї мережі.
Крок 6: Налаштування параметрів сканування (редактор для скануючої зондової мікроскопії).
Сканування, яке ви щойно виконали, налаштовано за допомогою редактора скануючої зондової мікроскопії (СЗМ). Ви можете відкрити його з панелі інструментів редактора (див. ??).
Вікно налаштувань (??) дозволяє вам обрати прикладну напругу та визначити, чи охоплює сканування весь пристрій, чи лише його частину. Використання частин пристрою є корисним для швидкої ітерації, коли вас цікавить лише певна область.
Крок 7: Редагування значення питомого електричного опору матеріалу (і чому це важливо).
Щоб дослідити різні варіанти проєктування, ви можете редагувати електричні параметри кожного провідного шару. На вкладці «Структура пристрою» натисніть «Електричні параметри», щоб відкрити редактор електричних параметрів (??). Тут ви можете ввести виміряні значення питомого опору для власних матеріалів і одразу ж отримати прогноз щодо поведінки збільшеного в розмірах контакту.
Саме в цьому полягає суть параметричного моделювання: воно дає змогу кількісно оцінити, чи покращення полімеру, збільшення щільності сітки або зміна схеми екстракції забезпечать найбільше підвищення ефективності, перш ніж приступати до виробництва.
👉 Наступний крок: перейдіть до розділу Частина C, щоб відредагувати геометрію контакту (крок сітки, ширина лінії, схема розміщення) та оптимізувати продуктивність.