Головна Приклади Знімки екрана Інструкція користувача Логотип Bluesky. YouTube ☰
OghmaNano Мультифізична платформа для моделювання оптоелектронних пристроїв і фотонних систем. ЗАВАНТАЖИТИ Короткий посібник зі швидкого старту

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. ??).

Terminal output during scanning simulation showing solve node z and x indices
Під час сканування OghmaNano послідовно перевіряє кожну точку сітки. Програма обчислює ефективний опір від кожної нижньої точки до точки з’єднання для вилучення даних і повідомляє індекси вузлів (у цьому випадку z і x).

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).

Electrical mesh editor showing 40 by 40 points in x and z
Налаштування електричної сітки. Зазвичай, значення 40 × 40 є оптимальним компромісом між просторовою роздільною здатністю та часом обчислення для дослідницької роботи.

Для загального уявлення:

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 ??.

OghmaNano output tab listing device.csv, electrical_links.csv, electrical_nodes.csv, spm_R.csv, spm_R_x.csv, and Vlost_spm.csv
Файли, створені в процесі сканування. Основними результатами є карта опору (spm_R.csv), її поперечний зріз (spm_R_x.csv) і карта втрат напруги (Vlost_spm.csv).
Table 1: Key files produced by the scanning contact simulation
Назва файлу Опис
electrical_links.csvСписок резистивних з’єднань (ребер) у тривимірній сітці схеми.
electrical_nodes.csvПерелік вузлів ланцюга (позицій та з’єднань) у тривимірній сітці.
spm_R.csvКарта опору, отримана за допомогою скануючої зондової мікроскопії (ефективний опір у залежності від положення).
spm_R_x.csvДвовимірний зріз у площині spm_R.csv, що показує розподіл опору по всій структурі пристрою.
Vlost_spm.csvОрієнтовна величина втрати напруги (ΔV) в кожній точці сканування через контактний опір.

Крок 4: Перегляд карт і графіків розподілу опору.

Resistance map of the device showing low resistance near extraction bar and metallic mesh
Карта опору (spm_R.csv). Найнижчий опір спостерігається поблизу вивідної смуги та ліній металевої сітки; найвищий опір зазвичай виникає в глибині комірки, далеко від них.
Resistance slice plot showing resistance increasing away from the contact with periodic dips near metal lines
Ділянка з високим опором, взята з точки 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.

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:

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 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. ??).

Editors ribbon highlighting scanning probe microscopy editor
Відкрийте редактор скануючої зондової мікроскопії, щоб налаштувати параметри сканування.
Scanning probe microscopy editor configuration with applied voltage and scan section
Налаштування сканування SPM: прикладена напруга та область сканування.

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.

Electrical parameter editor showing series resistivity setting for conducting layers
Редактор електричних параметрів: редагуйте значення питомого опору для шарів, таких як PEDOT:PSS.

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.