Редактор шарів

1. Загальний огляд

Майже всі оптоелектронні пристрої, включно з сонячними батареями, OLED-дисплеями та OFET-транзисторами, створюються шляхом послідовного нанесення шарів матеріалів. У неорганічних пристроях ці шари часто формуються за допомогою таких методів, як вакуумне осадження, тоді як в органічних і гібридних пристроях використовуються такі методи, як спінове покриття або друк. В OghmaNano ця багатошарова структура відображається в редакторі шарів, який надає інтерфейс для визначення та зміни епітаксії пристрою. Термін «епітаксія» походить з неорганічної фізики напівпровідників, але в OghmaNano він просто означає впорядковану структуру шарів, з яких складається пристрій.

OghmaNano main interface with the Layer editor button highlighted in the Device structure tab. — Основне вікно моделювання OghmaNano — кнопка редактора шарів виділена на вкладці «Структура пристрою». Використовуйте її, щоб відкрити редактор шарів і переглянути або відредагувати структуру пристрою.

Layer editor window displaying the device structure table with columns for layer name, thickness, optical material, and type. — Вікно редактора шарів — відображає структуру пристрою у вигляді таблиці шарів із такими властивостями, як назва, товщина, оптичний матеріал і тип шару. Один із шарів можна визначити як активний, у якому переважно відбуваються фотогенерація або перенесення заряду.

2. Визначення шару

Редактор шарів відображає пристрій у вигляді таблиці шарів. Кожен рядок містить:

Назва шару — позначка, яка використовується для ідентифікації шару.
Товщина — фізична товщина шару.
Оптичний матеріал — запис у базі даних матеріалів, що містить інформацію про показник заломлення та коефіцієнт поглинання.
Тип шару — чи є шар контактним, електропровідним (активним) або неелектропровідним (іншим).
ID — у крайній правій колонці міститься унікальний ідентифікатор шару (ідентифікатор об’єкта з JSON-файлу проєкту). Ви можете розгорнути цю колонку, щоб переглянути повне значення та скопіювати його. Використовуйте цей ідентифікатор під час написання сценаріїв або пошуку в JSON, щоб однозначно посилатися на певний шар, навіть якщо його назва, яку бачить користувач, зміниться.

3. Типи шарів

Кожному шару в пристрої необхідно присвоїти тип шару, який визначає, як він обробляється під час моделювання. Існує три можливі типи:

Контакт — визначає електричні контакти на межах пристрою (зазвичай верхній і нижній). Вони слугують точками відбору струму та задають граничні умови, які використовуються в електричній моделі.
Активний — позначає напівпровідниковий шар, у якому присутні як електрони, так і дірки, і в якому розв’язуються рівняння переносу заряду шляхом дифузії та рівняння Пуассона. Саме в цьому шарі відбуваються процеси транспортування заряду, рекомбінації та генерації.
Інші — охоплюють усі інші шари, зокрема транспортні шари, буферні шари або шари для інкапсуляції. Ці шари враховуватимуться в оптичній і термічній моделях, але не в розв’язувачі рівнянь дифузії та переносу.

Поширена помилка полягає в тому, що намагаються розв’язувати рівняння переносу та дифузії в кожному шарі пристрою. На практиці це не потрібно: багато шарів є одноносійними або мають високу провідність, наприклад, шари, що забезпечують транспорт дірок (HTL) і електронів (ETL) в органічних пристроях, тому в них не відбувається рекомбінація електронно-діркових пар і пов’язана з нею динаміка зарядових пар. Розв’язування рівнянь переносу та дифузії в таких областях збільшує обчислювальні витрати, не додаючи при цьому жодної фізичної інформації. Використовуйте позначку «активний шар» лише тоді, коли вам абсолютно необхідно розв’язувати зв’язані рівняння переносу та дифузії разом із рівнянням Пуассона, наприклад, у фотоактивному шарі сонячної батареї, каналі органічного польового транзистора або в будь-якій області, де одночасно присутні електрони та дірки, і їхній транспорт/рекомбінація має бути змодельована явно. Шари, такі як HTL/ETL, високопровідні буфери або металеві контакти, зазвичай не слід позначати як активні, якщо тільки не потрібно вивчати такі ефекти, як S-подібні криві залежності струму від напруги в сонячних батареях.