Ag particle 사용 관련해서 질문드립니다

fdtd

#1

OLED 내부에 굴절률 1.1인 입자를 넣었을 때는 그래프가 잘 나오는데 Ag 입자로 바꿨을 때는 그래프가 이상하게 나옵니다. metal 일때는 설정을 바꿔주어야 하나요?1Ag1.1_x_TE.fsp (1.5 MB)
Ag_x_TE.fsp (1.5 MB)


#2

Ag_x_TE.fsp 파일에서 ‘monitor_1’ 의 ‘T’ 값이 수천 까지 나오는 현상이 발생한 것은 시뮬레이션이 diverge 했기때문입니다. 시뮬레이션 종료 후, ‘FDTD’ 를 click 하여 Result view 를 보면 ‘simulation status’ 가 ‘3’ 인데, 이는 diverged 를 의미합니다. Simulation status 의 값이 의미하는 바는 다음의 링크를 참고하시기 바랍니다.
https://kb.lumerical.com/en/index.html?ref_sim_obj_simulation_fdtd.html
제대로 된 시뮬레이션 결과를 얻고자 한다면 simulation status 값이 ‘2’ 가 되는 것이 바람직합니다.

위 시뮬레이션이 발산한 이유는 Ag 구조물이 PML 에 너무 가까와서 구조물 근방의 evanescent field 가 pml 과 interaction 을 일으켰기 때문입니다. 이러한 문제를 막으려면 구조물과 pml 간격을 늘려주어야 하는데, 이는 다음 페이지의 설명을 참고로 하여 진행하시기 바랍니다.


PML distance 를 수정하면 다음과 같은 결과를 얻을 수 있습니다.
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이와는 별개로, PML distance 를 고려하여 FDTD 의 ‘x span’ 을 늘려주더라도 ‘monitor_1’ 은 위쪽 방향으로 방출되는 빛을 모두 잡아주지를 못합니다. 왜냐하면, 방출된 빛이 monitor 에 도달하기 전에 측면 pml 을 통해 빠져나가는 성분이 있기 때문입니다. 따라서, + y 방향의 방출 효율이나 farfield 를 제대로 계산하려면, FDTD 의 ‘x span’ 을 훨씬 더 크게 잡고, monitor 도 그와 동일하게 크게 잡아주어야 하며, 얼마나 크게 잡을 지는 convergence test 를 해보아야 합니다.


#3

말씀해 주신대로 FDTD의 x span을 늘려서 시뮬레이션 하고 mesh 설정도 약간 바꿔주었는데 답변해주신 결과 처럼 나오질 않습니다. 더 수정해야될 설정이 있나요?
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Ag_x_TE_2.fsp (1.5 MB)


#4

위에 첨부한 결과는 시뮬레이션이 diverge 하지않고 진행하는 것을 보이기 위해, 시뮬레이션 영역의 x-span 을 늘려주고, 시뮬레이션을 좀 더 신속하게 돌리기 위해 mesh accuracy 는 '1’로, 그리고 1 nm 두께의 ETL(LiF) 층은 무시를 하고 진행한 결과입니다. 따라서, convergence test 를 해보면 이와는 다른 결과가 나올 가능성이 높습니다.

신뢰할 만한 시뮬레이션 결과를 얻으려면, mesh accuracy / mesh override 를 통한 global / local mesh 의 크기를 줄여가면서 결과값이 수렴해가는 것을 점검을 해야 합니다. 그리고, mesh 뿐만이 아니라, pml distance, pml layer number 등 다양한 convergence test 를 하여야 합니다.
https://kb.lumerical.com/en/index.html?layout_analysis_test_convergence_fdtd.html

아울러, metal array 를 얼마나 잘 resolve 하는가에 따라서 시뮬레이션 결과가 많이 달라질 수 있으므로, metal array 에 mesh override 를 배치할 것을 권합니다. 그리고, 1nm 의 얇은 층 (LiF)은 시뮬레이션 결과에 큰 영향을 미치지 않을 수도 있으므로, 이 층에 과도하게 촘촘한 mesh override 를 둘 필요가 있는지 비교를 해보고 사용하시기 바랍니다.
Mesh accuracy 를 3 으로하고, LiF 층에 mesh override 를 배치한 수정한 파일과 그 결과를 첨부합니다. 이또한 converged 된 결과가 아니므로 추가로 convergence test 를 해보면 결과가 다소 달라질 수 있습니다.
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