آموزش دامنه اکسیتون (بخش A): یک شبیهسازی دامنه اکسیتون سهبعدی اجرا کنید
1. مقدمه
درک اینکه اکسیتونها چگونه تولید، منتقل، و تفکیک میشوند، برای عملکرد سلولهای خورشیدی آلی هتروجانکشن تودهای (BHJ) مرکزی است. در این سامانهها، نور عمدتاً در فاز دهنده جذب میشود و زوجهای الکترون–حفره مقیدی را که به نام اکسیتون شناخته میشوند تولید میکند. این اکسیتونها باید در ماده دهنده نفوذ کنند و به یک فصل مشترک دهنده–گیرنده برسند پیش از آنکه واپاشی کنند. در فصل مشترک، آنها ممکن است به الکترونها و حفرههای آزاد تفکیک شوند، با احتمالی که توسط مورفولوژی موضعی، بعدمندی، و ثابتهای نرخ سینتیکی مربوطه تعیین میشود.
بنابراین، تعادل میان نفوذ اکسیتون، تفکیک بینسطحی، و فرایندهای اتلاف رقیب نقش تعیینکنندهای در تنظیم بازده مؤثر فتوتولید ایفا میکند. با این حال، مدلسازی صریح اکسیتون در گذشته نه به دلیل دشواری مفهومی، بلکه به دلیل نامعینی پارامترها اجتناب میشد. طولهای نفوذ، طولعمرها، نرخهای تفکیک بینسطحی، کانالهای واپاشی تابشی و غیرتابشی، و فرایندهای نابودی اغلب برای یک سامانه ماده معین بهخوبی مقید نشده بودند. در بسیاری از جریانهای کاری مدلسازی عملی، این اثرات در نتیجه در یک کمیت اسکالر واحد ضریب بازده فوتون، \(\eta_{\mathrm{photon}}\)، جذب میشدند که اتلافهای جمینیت خالص را بدون حل صریح انتقال و سینتیک زیربنایی نشان میدهد.
این وضعیت اکنون در حال تغییر است. پیشرفتها در مشخصهیابی تجربی در حال فراهمکردن اندازهگیریهای مستقیم طولعمرهای اکسیتون، طولهای نفوذ، و کانالهای اتلاف در سامانههای مشابه BHJ هستند. هرچه این پارامترها بهتر مقید شوند، مدلسازی صریح دامنه اکسیتون بهطور فزایندهای اطلاعبخش میشود—نه بهعنوان روشی برای پیشبینی بازدههای مطلق دستگاه، بلکه بهعنوان راهی برای بررسی اینکه اندازه دامنه، بعدمندی، و سینتیک ماده چگونه بهطور مشترک یک بازده مؤثر تولید بار را تعیین میکنند. مدل دامنه اکسیتون مورد استفاده در این آموزش توسعه داده شده و بهعنوان بخشی از این کار اخیر تجربی–مدلسازی منتشر شده است (برای مثال، نگاه کنید به Nature Materials 21, 55–61 (2022)).
بنابراین، در این آموزش ما یک هندسه سلول واحد ایدهآلشده اما کاملاً سهبعدی را اتخاذ میکنیم: یک دامنه دهنده که درون یک ماتریس گیرنده جاسازی شده است، و در ابتدا بهصورت یک کره دهنده درون یک جعبه گیرنده نمایش داده میشود. با وجود سادهسازی هندسه، مدل تولید اکسیتون، نفوذ، تفکیک بینسطحی، و فرایندهای اتلاف رقیب را بهطور صریح در نظر میگیرد. این امر آن را به چارچوبی عملی و از نظر فیزیکی شفاف برای بررسی اینکه پارامترهای اندازهگیریشده تجربی چگونه با هم برهمکنش میکنند، برای بررسی سازگاری داخلی آنها، و برای توسعه شهود درباره اینکه مورفولوژی و سینتیک چگونه با هم بازده مؤثر فتوتولید را در سه بعد کنترل میکنند، تبدیل میکند.
2. معادلات حاکم
در این آموزش، انتقال اکسیتون با حل صریح معادله نفوذ اکسیتون سهبعدی در سراسر دامنه شبیهسازی مدل میشود. هنگامی که مدل اکسیتون فعال است، جذب اپتیکی مستقیماً به جمعیت اکسیتون خوراک میدهد، که سپس طبق معادله زیر تکامل مییابد:
\[ \frac{\partial X}{\partial t} = \nabla \cdot \left( D \nabla X \right) + G_{\mathrm{optical}} - k_{\mathrm{dis}} X - k_{\mathrm{FRET}} X - k_{\mathrm{PL}} X - \alpha X^2. \]
در اینجا \(X(\mathbf{r},t)\) چگالی اکسیتون (\(\mathrm{m^{-3}}\)) و \(D\) ضریب نفوذ اکسیتون (\(\mathrm{m^2\,s^{-1}}\)) است. جمله چشمه \(G_{\mathrm{optical}}\) (\(\mathrm{m^{-3}\,s^{-1}}\)) نشاندهنده تولید اکسیتون به دلیل جذب اپتیکی است. جملههای باقیمانده فرایندهای رقیبی را توصیف میکنند که اکسیتونها را از جمعیت حذف میکنند:
- تفکیک (\(k_{\mathrm{dis}} X\)): تبدیل اکسیتونها به الکترونها و حفرههای آزاد در فصل مشترکهای دهنده–گیرنده. این کانال مولد است که در نهایت به تولید بار کمک میکند.
- انتقال نوع Förster (\(k_{\mathrm{FRET}} X\)): انتقال انرژی غیرتابشی اکسیتونها به مکانها یا دامنههای مجاور، که انرژی اکسیتون را بدون تولید مستقیم حاملهای آزاد بازتوزیع میکند.
- اتلاف تابشی (\(k_{\mathrm{PL}} X\)): بازترکیب اکسیتونها از طریق گسیل فوتون (فتولومینسانس)، که یک مسیر اتلاف ذاتی را نمایش میدهد.
- نابودی (\(\alpha X^2\)): نابودی دوتایی اکسیتون–اکسیتون در چگالیهای بالا، که تحت تحریک قوی یا در هندسههای محدودشده اهمیت پیدا میکند.
ضریب نفوذ \(D\) با استفاده از یک طول نفوذ اکسیتون \(L\) (m) و طولعمر اکسیتون \(\tau\) (s) بهصورت زیر پارامتردهی میشود:
\[ D = \frac{L^2}{\tau}. \]
در این آموزش، ما یک شبیهسازی فقط-اکسیتون اجرا میکنیم: حلگر چگالی اکسیتون سهبعدی \(X(\mathbf{r})\) و جملههای واکنشی متناظر را محاسبه میکند، اما انتقال الکترون و حفره را حل نمیکند. بنابراین جمله تفکیک \(k_{\mathrm{dis}} X\) بهعنوان یک نرخ بالقوه تولید بار با تفکیکپذیری فضایی تفسیر میشود که نشان میدهد در کجا و با چه بازدهی اکسیتونها در فصل مشترکهای دهنده–گیرنده به حاملهای آزاد تبدیل میشوند.
3. شبیهسازی دامنه اکسیتون را ایجاد کنید
پنجره New simulation را باز کنید (شکل ??). میتوان با کلیک روی New simulation در پنجره اصلی به آن دسترسی داشت. اگر روی Exciton simulations دوبار کلیک کنید، کتابخانه اکسیتون را خواهید دید (شکل ??). روی Exciton domain دوبار کلیک کنید تا پروژه نمونه باز شود.
4. هندسه و پارامترها را بررسی کنید
پس از بازکردن نمونه، پنجره اصلی یک صحنه سهبعدی ساده را نمایش میدهد: یک کره دهنده که درون یک جعبه گیرنده جاسازی شده است (شکل ??). پرتوهای سبز، روشنسازی فرودی از بالا را نشان میدهند. برای بررسی پارامترهای اکسیتون، روی Electrical parameters در پانل سمت چپ (درون زبانه Device structure) کلیک کنید. این کار ویرایشگر پارامترهای الکتریکی را باز میکند. اگر به پایین این پنجره پیمایش کنید، بخشی با برچسب Excitons خواهید یافت، که در آن پارامترهای ویژه اکسیتون برای هر شیء در صحنه (لایه اطراف و کره جاسازیشده) بهصورت جداگانه فهرست شدهاند، همانطور که در شکلهای ?? و ?? نشان داده شده است.
بخش اکسیتون پارامترهایی را که در معادله نفوذ–واکنش ظاهر میشوند تعریف میکند. اینها شامل طول پراکندگی اکسیتون \(L\) هستند که ضریب نفوذ را از طریق \(D = L^{2}/\tau\) تعیین میکند، و طولعمر اکسیتون \(\tau\)، که مقیاس زمانی کلی انتقال را در غیاب کانالهای اتلاف اضافی کنترل میکند. بازترکیب تابشی توسط نرخ فتولومینسانس \(k_{\mathrm{PL}}\) توصیف میشود، در حالی که فرایندهای انتقال انرژی غیرتابشی توسط نرخ نوع Förster یعنی \(k_{\mathrm{FRET}}\) نمایش داده میشوند. در چگالیهای اکسیتون بالاتر، نابودی دوتایی از طریق ضریب \(\alpha\) در نظر گرفته میشود، که متناظر با جمله \(-\alpha X^{2}\) در معادله حاکم است. در نهایت، نرخ تفکیک \(k_{\mathrm{dis}}\) مشخص میکند اکسیتونها با چه بازدهی در فصل مشترکهای دهنده–گیرنده به حالتهای انتقال بار تبدیل میشوند و پارامتر کلیدی کنترلکننده بازده مؤثر تولید بار در این مدل است.
ویژگی مفهومی کلیدی این مثال این است که کره (دهنده) و لایه (ماتریس گیرنده) از فیزیک اکسیتون متفاوتی استفاده میکنند. در تصاویر بالا، کره دهنده شامل یک \(k_{\mathrm{PL}}\) غیرصفر (یک کانال اتلاف) است. ناحیه اطراف با یک \(k_{\mathrm{dis}}\) بسیار بزرگ پیکربندی شده است، بنابراین وقتی اکسیتونها به آن ناحیه برسند (یا به آن وارد شوند) بهسرعت تفکیک میشوند. این باعث میشود مرز دهنده/گیرنده مانند یک چاهک کارآمد عمل کند و پروفایل مشخصه «بالا در مرکز، تهیشده نزدیک مرز» را تولید کند.
5. شبیهسازی را اجرا کنید
روی مثلث آبی Run simulation کلیک کنید تا حلگر شروع شود. خروجی ترمینال
در پنجره اصلی ظاهر خواهد شد، همانطور که در شکل
?? نشان داده شده است.
خطوط اولیه اطلاعات کلی درباره راهاندازی شبیهسازی و هندسه را گزارش میکنند.
تشخیص کلیدی زمانی ظاهر میشود که حلگر اکسیتون شروع به اجرا کند و به شکل
Exciton f() = … , steps = … است. این خط پیشرفت حلگر اکسیتون سهبعدی را گزارش میکند.
کمیت f() یک باقیمانده است که اندازه میگیرد میدان چگالی اکسیتون جاری
تا چه اندازه از خودسازگاری فاصله دارد؛ با تکرار حلگر، این مقدار باید کاهش یابد.
شمارنده همراه steps شماره تکرار را نشان میدهد.
در نمونه نشاندادهشده، باقیمانده از یک مقدار اولیه به
2.97 × 104 تا گام 2 کاهش مییابد، که پس از آن حلگر گزارش میکند
معادله حل شده و خاتمه مییابد.
روی یک لپتاپ مدرن معمولی، این مثال باید در حدود 5–10 ثانیه کامل شود. اگر زمان اجرا به دقیقهها برسد، این معمولاً نشان میدهد که مش بیش از حد ریز است یا هندسه یا پارامترها بهگونهای تغییر داده شدهاند که تعداد نقاط مش را بهطور زیادی افزایش میدهد. در آن صورت، ارزش دارد تنظیمات مش دوباره بررسی شوند یا گامهای راهاندازی قبلی پیش از ادامه بازبینی شوند.
Exciton f() با همگرایی حلگر کاهش مییابد.
exciton_output/ مینویسد.
exciton_output/. فایلها بهصورت CSV ساده هستند و میتوان آنها را
در نمایشگرهای OghmaNano یا ابزارهای خارجی باز کرد.
6. رسم خروجی
پس از اتمام اجرا، به زبانه Output بروید (شکل
??).
مهمترین موارد برای این آموزش دایرکتوری exciton_output/ هستند،
که شامل نتایج اکسیتون با تفکیکپذیری فضایی است، و فایل
exciton_sim_info.json که آمار کلی تولید و اتلاف را خلاصه میکند
و بعداً در بخش C استفاده خواهد شد.
دوبار کلیک روی exciton_output/ محتوای نشاندادهشده در شکل
?? را آشکار میکند.
فایل G.csv را باز کنید تا نرخ تولید اکسیتون ایجادشده توسط مدل اپتیکی را ببینید (شکل
??).
در پنجره نمودار سهبعدی میتوانید صحنه را با ماوس بچرخانید و از
لغزندههای Z و Y در پایین برای برشزدن حجم استفاده کنید.
این اغلب سریعترین راه برای اطمینان از این است که هندسه، جهت روشنسازی، و مش
همانطور که انتظار میرود عمل میکنند.
سپس، exciton.csv را باز کنید (شکل
??)،
که چگالی اکسیتون در حالت پایا را نشان میدهد.
باید امضای مشخصه نفوذ بهسوی یک چاهک بینسطحی را مشاهده کنید:
یک چگالی اکسیتون بالا در داخل کره دهنده، همراه با تهیشدگی بهسمت
مرز دهنده–گیرنده که در آن تفکیک قوی است.
از لغزندههای برش استفاده کنید تا تأیید کنید این تهیشدگی از هندسه فصل مشترک پیروی میکند
و آرتیفکتی از زاویه دید نیست.
در نهایت، Gn.csv را باز کنید (شکل
??)،
که نرخ تولید الکترون با تفکیکپذیری فضایی ناشی از تفکیک اکسیتون
را نشان میدهد.
در این مثال باید یک حلقه (یا پوسته) مشخص از تولید را ببینید
که نزدیک فصل مشترک دهنده–گیرنده موضعی شده است.
از لغزندههای Z و Y استفاده کنید تا صفحه برش را درون
حجم جابهجا کنید و بررسی کنید این پروفایل تفکیک با موقعیت چگونه تغییر میکند.
G.csv: نرخ تولید اکسیتون \(G_{\mathrm{optical}}\) از مدل اپتیکی (واحدها \(\mathrm{m^{-3}\,s^{-1}}\)).
برای بررسی موضعیسازی فضایی، بچرخانید و برش بزنید (لغزندههای Z/Y).
exciton.csv: چگالی اکسیتون \(X\) (واحدها \(\mathrm{m^{-3}}\)).
پروفایل «بالا در مرکز / پایین در مرز» نتیجه مورد انتظار نفوذ بهسوی یک چاهک تفکیک سریع است.
Gn.csv: نرخ تولید الکترون از تفکیک اکسیتون (واحدها \(\mathrm{m^{-3}\,s^{-1}}\)).
تفکیک در فصل مشترک دهنده/گیرنده متمرکز است و در برشها یک حلقه/پوسته مشخص تولید میکند.
از لغزندههای Z/Y استفاده کنید تا بررسی کنید این ویژگی با موقعیت چگونه تغییر میکند.
7. فایلهای موجود در exciton_output/ چه هستند؟
دایرکتوری exciton_output/ شامل دو نوع متمایز از فایلها است.
گروه نخست از میدانهای محاسبهشده تشکیل شده است که توسط حلگر اکسیتون تولید میشوند،
مانند چگالی اکسیتون و نرخهای تولید مشتقشده از تفکیک.
گروه دوم شامل نقشههای پارامتر است: نسخههای سهبعدی از
پارامترهای اکسیتون تعریفشده در GUI. اینها عمدتاً بهعنوان یک
ابزار سازگاری و اشکالزدایی نوشته میشوند تا بتوانید بررسی کنید که پارامترهای ماده
موردنظر بهدرستی در فضا اعمال شدهاند. جدولهای 1 و 2 این دو دسته را خلاصه میکنند. همه کمیتها در واحدهای SI گزارش میشوند.
(ممکن است برخی فایلها اگر زیرمدلهای متناظر غیرفعال باشند نوشته نشوند.)
| نام فایل | توضیح | واحدهای معمول |
|---|---|---|
exciton.csv |
میدان چگالی اکسیتون \(X(\mathbf{r})\) | \(\mathrm{m^{-3}}\) |
G.csv |
نرخ تولید اکسیتون \(G_{\mathrm{optical}}(\mathbf{r})\) | \(\mathrm{m^{-3}\,s^{-1}}\) |
Gn.csv |
نرخ تولید الکترون از تفکیک اکسیتون | \(\mathrm{m^{-3}\,s^{-1}}\) |
Gp.csv |
نرخ تولید حفره از تفکیک اکسیتون | \(\mathrm{m^{-3}\,s^{-1}}\) |
D |
ضریب نفوذ اکسیتون \(D\) | \(\mathrm{m^{2}\,s^{-1}}\) |
alpha |
سهم نابودی اکسیتون–اکسیتون \(\alpha X^2\) | \(\mathrm{m^{3}\,s^{-1}}\) |
| نام فایل | توضیح | واحدهای معمول |
|---|---|---|
k_dis.csv |
نرخ تفکیک \(k_{\mathrm{dis}}(\mathbf{r})\) | \(\mathrm{s^{-1}}\) |
k_fret |
نرخ انتقال نوع Förster یعنی \(k_{\mathrm{FRET}}(\mathbf{r})\) | \(\mathrm{s^{-1}}\) |
k_pl |
نرخ اتلاف تابشی (فتولومینسانس) \(k_{\mathrm{PL}}(\mathbf{r})\) | \(\mathrm{s^{-1}}\) |
L |
طول نفوذ (پراکندگی) اکسیتون \(L(\mathbf{r})\) | \(\mathrm{m}\) |
tau |
طولعمر اکسیتون \(\tau(\mathbf{r})\) | \(\mathrm{s}\) |
فایلهای نقشه پارامتر در جدول 2 خروجی حلگر به معنای معمول نیستند. آنها صرفاً پارامترهای اکسیتون تعریفشده در بخش Electrical → Excitons از GUI را بازتاب میدهند که روی همان مش سهبعدی میدانهای جواب نوشته شدهاند. هدف آنها فراهمکردن راهی شفاف برای بررسی این است که پارامترها به اشیاء و نواحی درست دامنه تخصیص داده شدهاند، بهویژه هنگام کار با هندسههای پیچیده.
8.1 تفسیر exciton_sim_info.json (بازده تفکیک)
exciton_sim_info.json که نرخهای تولید و اتلاف یکپارچهشده فضایی برای هر شیء و بازده کلی تفکیک را گزارش میکند.
در حالی که نمودارهای سهبعدی برای بصریسازی محل تولید، اتلاف، و تفکیک اکسیتونها
بسیار ارزشمند هستند، بهتنهایی خلاصههای عددی فشرده فراهم نمیکنند.
فایل exciton_sim_info.json این نقش را با گزارش
نرخهای تولید و اتلاف یکپارچهشده فضایی برای هر شیء در شبیهسازی پر میکند (لایه
اطراف، کره جاسازیشده، و هر شکل اضافی که ممکن است اضافه کنید).
برای مشاهده این اطلاعات، زبانه اصلی Output را باز کنید و روی
exciton_sim_info.json دوبار کلیک کنید. فایل شامل یک ساختار JSON تو در تو است که برای هر
شیء، نرخ کل تولید اکسیتون و نرخهای کل مرتبط با هر کانال اتلاف یا
تفکیک رقیب را فهرست میکند. این کمیتها به شما اجازه میدهند کمّی کنید که چگونه تغییرات در پارامترهای
ماده، هندسه، یا مورفولوژی به تغییرات در بازده تولید بار ترجمه میشوند.
💡 واحدها: کمیتهای گزارششده در این فایل مقادیر کل یکپارچهشده روی حجم هستند. بهصورت موضعی، نرخهای تولید و واکنش میدانهایی با واحدهایی مانند \(\mathrm{m^{-3}\,s^{-1}}\) (یا \(\mathrm{m^{-3}}\) برای چگالیها) هستند. پس از انتگرالگیری روی حجم، مقادیر کل متناظر واحد \(\mathrm{s^{-1}}\) دارند، که رخدادها بر ثانیه را نشان میدهد.
کلید سطح بالایی segment0 تنها شروع گزارش را مشخص میکند.
درون آن، فیلد name شیء محاطکننده را مشخص میکند (در اینجا،
layer)، در حالی که بلوک تو در توی shape0 متناظر با شیء
جاسازیشده (یعنی sphere) است. هر بلوک سهم کل آن شیء را
در فرایندهای تولید، تفکیک، و اتلاف گزارش میکند.
جدول 2 فیلدهایی را که در این فایل با آنها روبهرو خواهید شد و نحوه تفسیر آنها را خلاصه میکند.
| فیلد JSON | معنا | واحدهای معمول | محل ظاهرشدن |
|---|---|---|---|
segment0 |
گره ظرف برای گزارش (نه یک کمیت فیزیکی) | — | سطح بالا |
name |
نام شیء (layer یا شکل جاسازیشده) | — | درون segment0 و shape0 |
tot_G |
نرخ کل تولید اکسیتون، انتگرالگیریشده روی حجم شیء | \(\mathrm{s^{-1}}\) | بلوکهای لایه و شکل |
tot_Rk_pl |
نرخ کل اتلاف تابشی (فتولومینسانس) | \(\mathrm{s^{-1}}\) | بلوکهای لایه و شکل |
tot_Rk_fret |
نرخ کل اتلاف یا برهمکنش انتقال نوع Förster | \(\mathrm{s^{-1}}\) | بلوکهای لایه و شکل |
tot_Ralpha |
نرخ کل اتلاف ناشی از نابودی اکسیتون–اکسیتون | \(\mathrm{s^{-1}}\) | بلوکهای لایه و شکل |
tot_Rk_dis |
نرخ کل تفکیک اکسیتون به حاملهای آزاد | \(\mathrm{s^{-1}}\) | بلوکهای لایه و شکل |
dis_eff |
بازده کلی تفکیک (کسر اکسیتونهای تولیدشده که تفکیک میشوند) | \(\%\) | سطح بالا |
در کنار هم، نمودارهای سهبعدی و خلاصههای عددی موجود در
exciton_sim_info.json یک نمای مکمل از شبیهسازی فراهم میکنند:
نمودارها نشان میدهند فرایندها کجا رخ میدهند، در حالی که فایل JSON کمّی میکند
هر فرایند چه مقدار مشارکت دارد. این موضوع آن را به ابزاری مفید برای
تحلیل نظاممند اینکه تغییرات پارامترها یا هندسه چگونه بر تفکیک اکسیتون
و تولید بار مؤثر اثر میگذارند تبدیل میکند.
9. کنار هم قرار دادن نتایج
در کنار هم، نتایج سهبعدی یک داستان فیزیکی منسجم را روایت میکنند.
جذب اپتیکی اکسیتونها را عمدتاً درون دامنه دهنده تولید میکند.
سپس این اکسیتونها در دهنده نفوذ میکنند، نزدیک فصل مشترک دهنده–گیرنده تهی میشوند،
و زمانی که به ناحیه گیرنده اطراف برسند بهطور کارآمد تفکیک میشوند.
نمودارهای فضایی نشان میدهند این فرایندها کجا رخ میدهند؛ گزارش خلاصه
exciton_sim_info.json کمّی میکند هر فرایند چه مقدار مشارکت دارد.
در این مثال، گزارش خلاصه فیزیک زیربنایی را برحسب ناحیه فضایی بهخوبی از هم جدا میکند، و اجازه میدهد فرایندهای تولید، اتلاف، و تفکیک بهصورت شفاف تفسیر شوند.
-
کره (دهنده):
بیشتر جذب اپتیکی—و در نتیجه بیشتر تولید اکسیتون—درون کره دهنده رخ میدهد،
که با مقدار بزرگ
tot_Gدر بلوکshape0/sphereبازتاب مییابد. درون دهنده، کانال اتلاف رقیب غالب در این مثال واپاشی تابشی است، که توسطtot_Rk_plکمّی میشود. نسبتtot_Rk_plبهtot_Gمعیاری مستقیم از این فراهم میکند که اتلافهای تابشی تا چه حد جمعیت اکسیتون را پیش از رسیدن به فصل مشترک دهنده–گیرنده سرکوب میکنند. -
لایه (ماتریس گیرنده):
لایه اطراف در این مثال فقط بهطور ضعیف جذب میکند، بنابراین سهم آن در تولید اکسیتون
(
tot_G) کوچک است. در عوض، نقش اصلی آن تبدیل اکسیتون است: لایه با یک کانال تفکیک قوی پیکربندی شده است، بهطوری کهtot_Rk_disجمله غالب در بلوکlayerاست. این مستقیماً متناظر با تفکیک بینسطحی مشاهدهشده در نمودارهای فضایی است، جایی کهGn.csvیک ناحیه حلقهای یا پوستهمانند از تولید الکترون را نشان میدهد که در مرز دهنده–گیرنده متمرکز شده است.
معیار نهایی dis_eff بازده کلی تفکیک
سامانه را گزارش میکند (در اینجا تقریباً \(89\%\)).
از نظر فیزیکی، این نشان میدهد که بیشتر اکسیتونهای تولیدشده در دهنده به
فصل مشترک نفوذ میکنند و تفکیک میشوند، در حالی که تنها کسر نسبتاً کوچکی به واپاشی تابشی از دست میرود.
دیگر کانالها، مانند انتقال Förster یا نابودی اکسیتون–اکسیتون، در این
مثال خاص غیرفعال هستند.
به عبارت دیگر، شبیهسازی در رژیمی عمل میکند که در آن تفکیک بینسطحی بر واپاشی اکسیتون غلبه میکند، که منجر به یک بازده مؤثر بالای تبدیل فوتون به حامل آزاد میشود. این ترکیب از بصریسازی سهبعدی و گزارشدهی کمّی، تصویری فشرده اما از نظر فیزیکی کامل از اینکه هندسه و پارامترهای سینتیکی چگونه با هم بازده تولید بار را در یک مدل دامنه اکسیتون تعیین میکنند فراهم میکند.
👉 گام بعدی: به بخش B ادامه دهید، جایی که هندسه دامنه را ویرایش میکنیم (کره → مش دلخواه) و تنظیمات تولید اپتیکی را تنظیم میکنیم تا ببینیم هندسه و جذب چگونه با نفوذ و تفکیک برهمکنش میکنند.