材料数据库：第 A 部分 - 简介

本页面解释 OghmaNano 材料数据库 中包含哪些内容，如何打开与编辑条目，如何导入 n–k 或吸收数据（包括单位换算），以及材料在磁盘上的存储位置。

1. 概述

OghmaNano 材料数据库 为每种材料存储一系列物理与参考属性。这些属性被组织成类别，以便仿真可以使用一致的、集中管理的数据。主要信息包括：

光学常数：
- 折射率 n(λ)（无量纲 - 表示折射率的实部） ??
- 吸收系数 α(λ)（m⁻¹ - 表示折射率的虚部） ??
- 归一化发射光谱 ??
基础元数据：用于 3D 绘图的物理颜色、材料类型、隐私设置以及变更日志 ??.
电学参数（仅供参考）： 这些数值不会直接影响仿真；它们作为“基准真值”用于恢复被修改过的材料。例外是能带图草图：如果器件中未定义 Ec/Ev，UI 会退回到这些参考数值 ??.
热学属性：导热率、弛豫时间及相关参数 ??.
生命周期数据：密度、每千克成本与每千克能量，用于体能耗与成本计算 ??.

这些数据集共同为每种材料提供一个中心化且一致的定义，以便在所有仿真中使用。

OghmaNano 材料编辑器显示材料的光学发射光谱随波长变化 — 光学发射光谱与波长

OghmaNano 材料编辑器显示基础参数，包括材料颜色、类型、隐私选项与变更日志 — 基础参数：颜色、类型与变更日志

OghmaNano 材料编辑器显示材料存储的电学参数。这些为参考数值，并不直接用于仿真。 — 存储的电学参数（仅供参考）

OghmaNano 材料编辑器显示热学参数，如导热率与载流子弛豫时间 — 热学参数

OghmaNano 材料编辑器显示生命周期参数，包括密度、每千克成本与每千克能量 — 生命周期参数：密度、成本与每千克能量

2. 访问材料数据库

通过点击 Materials Database 图标，从 Databases 功能区打开材料数据库 ??。这将启动材料数据库浏览器 ??，其中显示顶层文件夹以及用“原子”图标表示的单个材料。双击文件夹可浏览结构化库——按材料类别组织（例如金属、氧化物、玻璃），并包含从 refractiveindex.info 导入的专用集合。点击原子图标可打开上面描述的该材料属性视图。使用 Help 获取指导，并使用 Add Material 创建新条目或导入你自己的数据集。

OghmaNano 的 Databases 功能区，突出显示 Materials database 图标——打开材料数据库的入口 — 从 Databases 功能区访问 Materials database

材料数据库浏览器初始视图，显示顶层材料类别、地址栏、Add Material 与 Help 按钮 — Materials database 的初始视图（顶层类别）

3. 向数据库添加材料

要添加新材料，请打开 Materials database，然后点击窗口右上角的 add material（??），这会弹出一个对话框，要求你为新材料命名，如图 ?? 所示。在此示例中，我们将材料命名为 my_new_material。

OghmaNano 材料数据库窗口，突出显示 Add Material 按钮 — 使用 *Add Material* 按钮向 *Materials database* 添加新材料。

OghmaNano 中提示输入新材料名称的对话框，示例为 'my_new_material' — 在 *Materials database* 对话框中为新材料命名。

点击 OK 后，新材料将出现，见图 [fig:materialadd4]，双击打开它。这将打开一个没有数据的空材料窗口。见图 [fig:materialadd5]。

OghmaNano 材料数据库窗口，新增材料 'my_new_material' 以红色突出显示 — 添加到 *Materials database* 的新材料 `my_new_material`。

新建材料的 OghmaNano 材料编辑器窗口，显示 Absorption、Refractive index、Basic、Electrical parameters 与 Thermal parameters 等空数据选项卡 — 新建材料 `my_new_material` 的 *Material editor* 窗口，初始为空数据。

4. 理解 n/k 数据（n/alpha 数据）

在尝试向 OghmaNano 添加 n/k（n/alpha）数据之前，理解 n–k 数据是什么很重要。 n–k 数据 描述材料的复折射率：实部 n 与虚部 k。

n（折射率实部）：控制光进入材料时的折射（例如棱镜导致的光束偏折）。
k（消光系数）：控制由吸收导致的光学损耗。具有较高 k 的材料吸收更强（例如浑浊的水）；具有较低 k 的材料吸收较弱（例如清水）。

文献中存在多种写法来表示光学损耗。常见形式包括 吸收系数 α （每米损耗，单位 m⁻¹）、消光系数 k（折射率的虚部，无量纲），以及 吸光度（也称 光学密度），这是一种对透射率的对数量度，常用于光谱学。需要注意的是，这些在原理上都是 同一种物理量，只是以不同形式表达。OghmaNano 接受单位为 m⁻¹ 的 吸收系数 α。下方的框解释这些量之间的差别以及如何相互转换。

n、k 与吸收系数 α — 一览

复折射率为 \( N(\lambda) = n(\lambda) + i\,k(\lambda) \)，其中 \(n\)（折射率）与 \(k\)（消光系数）均为无量纲。 OghmaNano 存储：

n(λ) 在 n.csv 中（无量纲）
α(λ) — 吸收系数 — 在 alpha.csv 中（\(\mathrm{m^{-1}}\)）

如果你有的是 \(k(\lambda)\) 而不是 \( \alpha(\lambda) \)，导入器会使用下式转换： \( \displaystyle \alpha(\lambda) = \frac{4\pi\,k(\lambda)}{\lambda} \) （\( \lambda \) 以米为单位 → \( \alpha \) 以 \( \mathrm{m^{-1}} \)）。

从吸光度/光学密度（A）或透射率（T）

\( A = -\log_{10}(T) \)
\( \displaystyle \alpha = (\ln 10)\,\frac{A}{d} \) 其中 \( d \) 为薄膜厚度（m）

应使用的单位： \( \lambda \) 以米（m）；\(n\) 与 \(k\) 无量纲；\( \alpha \) 以 \( \mathrm{m^{-1}} \)。吸收曲线若标注为 “a.u.” 则不能直接使用。

示例 — 将 \(k \rightarrow \alpha\) 转换

给定 \( k=0.02 \)，\( \lambda=500\,\mathrm{nm}=5.00\times10^{-7}\,\mathrm{m} \)：

\( \displaystyle \alpha = \frac{4\pi k}{\lambda} = \frac{4\pi \times 0.02}{5.00\times10^{-7}} \approx 5.03\times10^{5}\ \mathrm{m^{-1}} \).

5. 导入 n/alpha 数据（或 n/k 数据）

在材料窗口左上角点击 Import data from file ?? 以打开 Import Data wizard ??。如果你打开的是 Refractive Index 选项卡，那么点击 Import Data from File 时，数据将导入到折射率数据集中。如果你选择的是 Absorption 选项卡，则会导入到吸收数据集中。请确保将正确的数据导入到正确的选项卡。该向导会加载你的文件、映射列，并将单位转换为 OghmaNano 使用的格式。

期望的文件格式（两列，SI）：

折射率 n(λ)：波长（m）vs 折射率（无量纲）。
吸收 α(λ)：波长（m）vs 吸收系数（m⁻¹）。

如果你的来源使用其他单位（例如 nm、μm、cm⁻¹ 或以 eV 表示光子能量），向导会进行转换（例如 nm → m，cm⁻¹ → m⁻¹，eV → m，通过 λ = hc/E）。如果你的文件包含 k(λ)，向导也可以使用 α(λ) = 4πk(λ)/λ 计算吸收。

工作流程：

打开你的文本/CSV 文件。
查看预览（左侧面板）。
选择 x 轴单位（波长）以及 y 轴量（n、k 或 α）与单位。这些需要与输入数据的单位匹配
查看转换后的 SI 数据（右侧面板）。
点击 Import data 将其保存到材料中。

向导界面如 ?? 所示；导入后，材料编辑器中的图会更新 ??。如果你只导入了吸收，请记得在将该材料用于仿真之前也提供折射率。

OghmaNano 数据导入器窗口，显示导入材料数据的步骤，并标注 a) 到 f) 区域 — OghmaNano 中的 *Data importer* 窗口，显示导入材料数据的工作流程： a) 打开数据文件， b) 导入文件预览， c) 选择 x 轴单位， d) 选择 y 轴单位， e) SI 单位下的转换结果， f) 导入数据。

OghmaNano 材料编辑器显示为 my_new_material 导入的吸收光谱数据 — 导入的吸收光谱

常见陷阱

吸收以 “a.u.” 表示或归一化到 1 → 不可用，因为其幅值信息已丢失。.
最终导入的数值将以 SI 单位表示，请查看它们——是否合理——做一个量级的粗略检查？

👉 下一步：现在继续阅读第 B 部分以获取为你的材料体系寻找 n/k 数据的提示。