参数扫描窗口

系统地改变仿真参数的最直接方法是使用扫描窗口。在这个 示例中，我们将系统地改变 PM6:Y6 太阳能电池有源层的迁移率，您可以在示例仿真中的 Scripting and fitting/Scan demo (PM6:Y6 OPV) 下找到 这个示例。找到该仿真并打开之后，接着需要调出参数扫描窗口，这可以通过 单击 Automation 功能区中的 Parameter scan 图标来完成（见 ??）。 然后通过单击 new scan 按钮（1）新建一个扫描（在示例仿真中，这一步已经 为您完成）。通过双击表示该扫描的图标（2）来打开新扫描，见 ??。这将弹出扫描窗口，见 ??。

1. 选择要变化的参数

一旦 scan window 打开，通过单击图 17.1 中的加号图标（1）新建一条扫描线，然后选择该 行使其高亮（2），接着单击三个点（3）以选择要扫描的参数。 同样，如果您使用的是示例仿真，这一步已经为您完成。

在本示例中，选择扫描 PM6:Y6 太阳能电池的电子迁移率。 这是通过导航到 epitaxy\(\rightarrow\) PM6:Y6\(\rightarrow\) Drift diffusion\(\rightarrow\) Electron mobility y 来完成的。 选中该参数并单击 OK。随后，所选参数将显示在扫描列表中。 下面解释该参数路径中每一层级的含义：

• epitaxy： 在参数选择窗口中会暴露出 .oghma 文件中定义的所有参数 （见 [fig:scanselect]）。 整个器件结构，包括其各层，定义在 epitaxy 标题下。

• PM6:Y6： 在 epitaxy 下，每一层器件层都按名称标识。 在本示例中，有源层名为 PM6:Y6。 如果有源层名称不同（例如 Perovskite 或 P3HT:PCBM）， 则应改为选择对应的层名称。

• Drift diffusion： 与给定层相关的所有电输运参数都归类在 drift diffusion 子标题下。

• Electron mobility y： 可以定义 z、x 和 y 方向上的非对称迁移率——这对于 OFET 仿真很有用。不过默认情况下，模型假设迁移率是对称的，并且在所有 方向上都相同。该值由 Electron mobility y 定义。

尽管这一工作流程一开始看起来可能相对复杂，但本质上它只是以结构化方式 编辑底层 .oghma JSON 文件中的值和路径。 参数选择窗口只是提供了一个图形界面，用于安全且一致地导航和修改该 文件。 文件结构的详细说明可见文档 OghmaNano 文件格式 。

2. 设置数值

接下来输入您想要扫描的迁移率数值，在本例中我们将输入 1e-5 1-6 1e-7 1e-8 1e-9，然后单击 run scan（见图 17.2 2）。OghmaNano 将在您计算机的每个核心上运行一个仿真，直到所有 仿真完成。

3. 查看仿真结果

要查看仿真结果，单击 output 选项卡，这将显示仿真输出，见 图 17.3。您可以看到， 为我们扫描的每个变量都创建了一个目录，因此有 1e-5、1e-6、1e-7、1e-8 和 1e-9。如果查看每个目录内部，它都会是基础仿真目录的完整副本。如果您 双击带有多色 JV 曲线的文件，见图 17.3 中的红框，OghmaNano 将自动把 每个仿真的所有曲线绘制到同一张图中，见图 17.4。

4. 复制参数——改变有源层厚度

很多时候，人们希望在改变一个参数的同时，将另一个参数设置为与其变化值相同。 一个简单的例子是在模拟具有对称输运特性的器件时，同时扫描电子和空穴迁移率。 这可以通过扫描窗口中的 Duplicate 功能实现，如 ?? 所示。在这个例子中，我们考虑一个稍微更微妙的问题。与其复制迁移率，我们改变 有源层的物理厚度，同时调整电学网格使其与之匹配。 如 网格划分部分 中所讨论的那样， 有源层的宽度应与电学网格的宽度相匹配。 最好保持两者一致，以避免仿真中的数值和几何不一致。

当在层编辑器中手动改变层宽时，OghmaNano 会自动更新电学 网格。然而，当通过脚本或参数扫描修改模型时，这种更新可能不会 自动执行。因此，在下面的例子中，我们显式复制相关参数。

首先，我们扫描：

epitaxy\(\rightarrow\)PM6:Y6\(\rightarrow\)对象的 dy

接着，我们添加另一条扫描线，并在 Parameter to scan 下选择：

mesh\(\rightarrow\)mesh_y\(\rightarrow\)segment0\(\rightarrow\)len

然后将该参数设置为：

epitaxy\(\rightarrow\)PM6:Y6\(\rightarrow\)对象的 dy

使用 Operation 下拉菜单进行设置。选择后，Values 列下将显示 duplicate 一词。

运行仿真时，参数 “epitaxy\(\rightarrow\)PM6:Y6\(\rightarrow\)对象的 dy” 会被扫描，而 “mesh\(\rightarrow\)mesh_y\(\rightarrow\)segment0\(\rightarrow\)len” 会自动跟随它，从而确保网格厚度与物理层厚度保持一致。

5. 设置常数值

除了扫描参数之外，参数扫描编辑器还可以使用 constant 操作将参数 显式设置为固定值。 当在改变某个参数的同时，其他若干参数必须保持不变时，这一点很有用。

在这个例子中，通过扫描器件层的 dy 参数来改变有源层厚度。同时，对应的 垂直网格段长度被复制，以便电学网格保持与变化的层厚度 一致。与这些扫描参数一起，电子迁移率和空穴迁移率都通过 Operation 列中的 constant 选项设置为固定值。

使用 constant 可确保这些参数在扫描中的每次仿真中都取指定值， 无论其他参数如何变化。 这使得可以将几何变化的影响 （例如层厚度）与输运参数清晰分离开来，并避免扫描量之间出现 非预期耦合。

6. 循环的等效形式

在扫描参数范围时，通常希望运行大量仿真。 在这种情况下，手动输入每个值是不现实的。为了解决这个问题，OghmaNano 在扫描窗口中提供了 循环的等效形式。

例如，要以步长 1 将某个参数从 100 变化到 400，可以输入：

[100 400 1]

7. 扫描窗口的局限性

扫描窗口为改变材料或器件参数并 快速可视化结果提供了一种务实且简便的方法。对于简单研究——目标是了解某个量 如何变化并在数秒内获得结果——它通常是最有效的方法。

然而，一旦仿真数量变得很大，或者需要更复杂的参数相互作用， 扫描窗口就可能变得有限制。在这种情况下，更合适的做法可能是通过脚本接口 以程序方式驱动 OghmaNano，例如通过 Python 或 MATLAB， 它们能够对参数生成、执行逻辑和数据收集进行完全控制。

类似地，如果目标是优化器件堆叠——而不是简单地观察曲线如何随 参数变化——通常最好使用内置优化工具。相关内容在手册的 多参数器件优化器 部分中进行了说明。