Forskere udvikler rammer til databasering af egenskaber ved krystaldefekter

Punktdefekter (f.eks. manglende, ekstra eller ombyttede atomer) i krystallinske materialer bestemmer ofte den faktiske elektroniske og optiske respons af et givet materiale. For eksempel er kontrollerede substitutioner i halvledere som silicium rygraden i moderne teknologi. På trods af deres betydning er punktdefekter notorisk vanskelige at simulere og karakterisere, især på tværs af brede områder af det periodiske system.

Forskere ved Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) har nu skabt software som en del af sin open source-softwaredistribution, der effektivt og effektivt kan automatisere og analysere disse typer beregninger.

Forfatterne demonstrerede den fuldautomatiske tilgang på flere teknologisk vigtige materialer. inklusive galliumnitrid (grundlaget for al moderne faststofbelysning), galliumoxid (en fremvoksende ultrabredbåndsgab-halvleder) og strontiumtitanat (et almindeligt undersøgt mineral), med arbejdet for nylig offentliggjort i Journal of Applied Physics og valgt som Editor's Pick som en del af et specialnummer om "Defekter i halvledere."

"Dette arbejde har gjort os i stand til at se mere systematisk på forskellige typer defekter i materialer, der udviser den adfærd, vi har ledt efter," siger Lars Voss, medforfatter til værket.

"Vi har lavet disse typer af beregninger i hånden i årevis, men moderne fremskridt inden for high-throughput computing og databasesoftware har gjort dette til en mere praktisk og fleksibel tilgang," sagde LLNL-forsker Joel Varley, også en medvirkende forfatter på papiret.

Undersøgelsen og open source-softwaren udviklet som en del af projektet har tiltrukket sig interesse fra en række internationale forskerhold og industri, sagde forskerne.

"Nu hvor vi har udviklet en ramme til at strømline denne tilgang med moderne databaseringspraksis, åbner dette op for en ligetil vej til at kurere data til maskinlæringstilgange, der systematisk kan anvendes til punktdefektegenskaber af fællesskabet," sagde Jimmy Shen, leder. forfatter på papiret.