Punktdefekter (t.ex. saknade, extra eller utbytta atomer) i kristallina material bestämmer ofta det faktiska elektroniska och optiska svaret hos ett givet material. Till exempel är kontrollerade substitutioner i halvledare som kisel ryggraden i modern teknik. Trots deras betydelse är punktdefekter notoriskt svåra att simulera och karakterisera, särskilt över stora delar av det periodiska systemet.
Forskare vid Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) har nu skapat mjukvara som en del av sin mjukvarudistribution med öppen källkod som effektivt och effektivt kan automatisera och analysera dessa typer av beräkningar.
Författarna visade det helautomatiska tillvägagångssättet på flera tekniskt viktiga material. inklusive galliumnitrid (basen för all modern belysning i fast tillstånd), galliumoxid (en framväxande ultrabredbandsgaphalvledare) och strontiumtitanat (ett allmänt studerat mineral), med arbetet som nyligen publicerades i Journal of Applied Physics och valts ut som redaktörsval som en del av ett specialnummer om "Defekter i halvledare."
"Detta arbete har gjort det möjligt för oss att mer systematiskt titta på olika typer av defekter i material som uppvisar det beteende vi har letat efter", säger Lars Voss, medförfattare till arbetet.
"Vi har gjort dessa typer av beräkningar för hand i flera år, men moderna framsteg inom högkapacitetsdatorer och databasprogramvara har gjort detta till ett mer praktiskt och flexibelt tillvägagångssätt", säger LLNL-forskaren Joel Varley, också en bidragande författare på tidningen.
Studien och mjukvaran med öppen källkod som utvecklats som en del av projektet har väckt intresse från ett antal internationella forskarlag och industri, sa forskarna.
"Nu när vi har utvecklat ett ramverk för att effektivisera detta tillvägagångssätt med moderna databaseringsmetoder, öppnar detta upp en enkel väg att kurera data för maskininlärningsmetoder som systematiskt kan tillämpas på punktdefekta egenskaper av samhället", säger Jimmy Shen, chef. författare på tidningen.
