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atk:硅p-n结中的光电流

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atk:硅p-n结中的光电流 [2020/02/28 23:31] – [硅 p-n 结] xie.congweiatk:硅p-n结中的光电流 [2020/02/28 23:42] (当前版本) – [参考] xie.congwei
行 22: 行 22:
 ==== NEGF 计算 ==== ==== NEGF 计算 ====
  
 +提供的脚本 [[https://docs.quantumatk.com/_downloads/silicon_pn_junction.py|↓ silicon_pn_junction.py]] 中 NEGF 计算的设置如下所示。
 +
 +Basis set：//PseudoDojo// and //Low//
 +Exchange-correlation：GGA-1/2 和 PBE
 +k-point sampling：A 和 B 方向上的 density 为 //4 Å//
 +Density mesh cutof：//30 Ha//
 +Default output file：''silicon_pn_junction.hdf5''
 +
 +使用 {{:atk:job_manager.png?direct&25|}} **Job manager** （点击 {{:atk:start.png?direct&20|}} 按钮开启计算）运行脚本。
  
 ===== 光电流 ===== ===== 光电流 =====
 +
 +您现在可以准备光电流的计算了。打开 {{:atk:script_generator.png?direct&25|}} **Script Generator**，添加 {{:atk:analysis_from_file.png?direct&25|}} **Analysis from File** 模块。
 +
 +  * 选择文件 ''silicon_pn_junction.hdf5''
 +  * 确保勾选了 //DeviceConfiguration// 数据块。
 +
 +接下来，为计算光电流，添加 {{:atk:analysis.png?direct&25|}} Analysis {{:atk:arrow.png?direct&5|}} Photocurrent 模块。设置声子能量范围为 0-5 eV 内 31 个点，k 点取样为 9 × 9。其他所有参数保持为默认值。您也可以在此处下载脚本 [[https://docs.quantumatk.com/_downloads/photocurrent.py|↓ photocurrent.py]]。将脚本发送到 {{:atk:job_manager.png?direct&25|}} J**ob manager**，保存为 ''photocurrent.py''，点击 {{:atk:start.png?direct&20|}} 按钮，运行计算。
 +
 +<WRAP center important 100%>
 +=== 注意 ===
 +光电流的计算采用 4 个 MPI 进程大约需要 3.5 个小时，因此如果可能的话，您可以考虑在远程计算集群上运行计算。
 +</WRAP>
 +
 +计算完成后，您就可以看到 **LabFloor** 上的文件 ''photocurrent.hdf5''。请注意，通过减少声子能量的数量和增加 ''energy_resolution'' 以减少电子能量点，从而加快计算。
 +
 +选择 **LabFloor** 上 ''photocurrent.hdf5'' 中的 //Photocurrent_0// 数据块。打开右侧面板上的 **Photocurrent Analyzer**。
 +
 +单击 **Plot**，可以轻松绘制出电流和声子能量的关系图。如下图所示。
 +
 +{{ :atk:plot_photocurrent-20200228.png |}}
 +
 +
 +您还可以根据从 [[https://www.nrel.gov/grid/solar-resource/spectra.html|Solar spectra website]] 获得的 AM1.5 标准太阳光谱的照度计算总电流。点击 **Calculate current** 后，以内插值替换的光电流将由红线表示。这个插值函数乘以每个声子能量处参考光谱的通量，然后对结果进行数值积分以计算给定照明下器件的总电流。
 +
 +
 +{{ :atk:total_current-20200228.png |}}
 +
 +
 +图 1 在 AM1.5 标准太阳光谱的照射下，总电流计算为 7.777·10<sup>-18</sup> 安培。
 +
 +如果用于计算光电流的声子能量没有覆盖在 AM1.5 光谱中声子能量的范围，您将看到一条警告消息。在这种情况下，插值将包括数据范围之外的数据，因此计算出的总电流可能不准确。因此，我们建议仅从涵盖 AM1.5 标准太阳光谱全范围的光电流计算总电流，即 0.3 eV 至 4.43 eV。覆盖更大范围的光电流不是问题，因为超出参考光谱范围的数据根本不起作用。下图为关于此问题的示例。{{ :atk:total_current_inaccuracy-20200228.png |}}
 +
 +
  
  
 ===== 参考 ===== ===== 参考 =====
  
 +  * 英文原文：https://docs.quantumatk.com/tutorials/photocurrent/photocurrent.html#device-ground-state
 +  * [1] Mattias Palsgaard, Troels Markussen, Tue Gunst, Mads Brandbyge, and Kurt Stokbro. Efficient first-principles calculation of phonon assisted photocurrent in large-scale solar cell devices.// arXiv//:1801.03683, 2018. [[http://arxiv.org/abs/1801.03683|URL: http://arxiv.org/abs/1801.03683]].
atk/硅p-n结中的光电流.1582903918.txt.gz · 最后更改: 2020/02/28 23:31 由 xie.congwei

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