Моделювання великомасштабних пристроїв – частина C: редагування геометрії контакту (форми та розміру).

У розділі B ми зафіксували геометрію контакту та дослідили, як втрати опору залежать від властивостей матеріалу та налаштувань сканування. Однак на практиці найважливішим параметром, яким ви можете керувати, є геометрія: структура сітки, її крок, ширина ліній і розмір пристрою, який вона має покривати.

У цій частині ми змінимо фізичну структуру контакту. Це включає перемикання між різними стільниковими структурами, редагування розмірів базової сітки та зміну розміру змодельованого субстрату.

Крок 1: Відкрийте редактор об’єктів для металевої сітки.

У тривимірному режимі клацніть правою кнопкою миші на шестикутній металевій сітці та виберіть «Редагувати об’єкт» (див. ??). Відкриється вікно редактора об’єктів (??).

За допомогою цього редактора можна змінювати майже всі параметри об’єкта. Однак слід зазначити, що ця сітка розташована всередині багатошарової епітаксіальної структури, а не у вільному просторі, тому деякі параметри природним чином обмежені навколишніми шарами.

• Атрибути: змініть колір (і прозорість), щоб об’єкт було легше розрізнити на зображенні.
• Оптичний матеріал: замініть визначення матеріалу (корисно, якщо поєднуються електричне та оптичне моделювання).
• Форма об’єкта: виберіть геометричний шаблон, який використовується для створення сітки (це найважливіший параметр, що впливає на електричні характеристики).

Крок 2: Змініть структуру стільникового візерунка за допомогою редактора сітки.

У редакторі об’єктів знайдіть опцію «Форма об’єкта». Наразі сітка береться з бази даних форм (наприклад, «стільникові»). Натисніть на три крапки поруч із кнопкою «Редагувати», щоб відкрити редактор сіток (див. ??).

У редакторі сіток натисніть на три крапки праворуч від опції «Форма з бази даних». Відкриється вікно переглядача бази даних форм (див. ??). У цьому прикладі ми переходимо до папки, яка містить кілька типів стільникової структури (яка раніше використовувалася для створення зображень у науковій статті), і вибираємо один із них.

Не всі форми мають практичне значення для контактів. Контактна сітка має утворювати безперервну провідну мережу, яка забезпечує надійний контакт із полімерною основою. Декоративні або довільні форми (наприклад, гаусова або у формі чайника) зазвичай не створюють належної структури для збору струму. Стільникова структура є природною відправною точкою, оскільки вона утворює зв’язну мережу з повторюваними комірками.

Якщо ви хочете створити власні шаблони (наприклад, на основі зображення маски, надрукованого на папері), дотримуйтеся інструкцій, наведених у /manual/tutorial-shape-db-part-a.html, а потім імпортуйте їх до бази даних фігур.

Крок 3: Змініть розмір пристрою.

Ви можете змінити загальний розмір пристрою, натиснувши на пункт «Розмір основи по осі X» у лівій частині головного вікна. Відкриється редактор розмірів, показаний на ??.

У наведеному вище прикладі розмір основи було збільшено вдвічі. Ви одразу помітите важливий момент: основа стає більшою, але структура у вигляді стільників не змінюється пропорційно. Це тому, що структура є тривимірним об’єктом, абсолютні розміри якого визначаються в редакторі сітки (див. ??), а не розміром основи.

Отже, зміна розміру пристрою передбачає виконання двох дій:

• Змініть розмір підкладки (розмір світу/пристрою).
• Змініть розмір сітчастого об’єкта в редакторі сіток, щоб він повністю покривав нову основу.

Висновок: загальний алгоритм вирішення складних тривимірних задач контактної взаємодії.

Ви щойно ознайомилися з повним процесом моделювання великомасштабних прозорих/металевих контактів:

• Створіть багатошарову контактну структуру (полімер + металева сітка + контакт для відбору).
• Запустіть програму для аналізу, щоб визначити ефективний опір і величину падіння напруги на пристрої.
• Змініть геометрію (структуру сітки, розмір, крок) і повторіть обчислення, щоб кількісно оцінити покращення.

Цей метод не обмежується лише сонячними елементами. Будь-який пристрій, у якому струм має поширюватися латерально через резистивний шар — OLED-панелі, електрохромні матеріали, сенсори, гнучка електроніка, великогабаритні фотодетектори — можна проаналізувати таким самим чином. Ключовим моментом є те, що фізика цієї проблеми визначається резистивним збором струму, тому тривимірне моделювання схеми є доцільним і обчислювально ефективним.