表面再構成インフォマティクスによる大規模周期構造の探索

使用表面重建信息学搜索大规模周期性结构

基本信息

批准号：
20K15181
负责人：
草場彰
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

気相成長シミュレータを機械学習のアプローチで高精度化する技術について研究を進めている。結晶の表面は気相成長の舞台であるため、原子レベルでの表面構造をできるだけ正確に模擬する必要がある。高並列化に適した第一原理計算コードRSDFTとベイズ最適化ライブラリをスパコン上で組み合わせて、昨年度からGaN(0001)有機金属気相成長におけるGaとHの混合吸着構造を6×6の表面周期で探索してきた。本年度はさらに探索の試行回数を増やし、得られたデータの解析を進めた。その結果、エレクトロン・カウンティング（EC）則を局所的に厳密に満たす安定構造は、昨年度に発見された吸着配置以外にも多数見つかった。さらに、１つの吸着配置に対して、局所EC則の満足の仕方が複数パターンある構造が存在することが分かってきた。この解釈数と安定性の相関についても解析を進めた。一方で、それらと同程度に安定であるにもかかわらず、局所EC則を満たさない吸着配置も多数存在した。以上の解析結果から、(不完全な満足) * (解釈数)によっても、局所EC則の厳密な満足と同程度に安定化するのではないかという仮説が得られた。この仮説に基づき、十分に定量的なデータ駆動モデルを構築することができた。これは、初年度の報告で今後の課題としていた「表面組成・吸着量の変化に対する予測精度を超えて、吸着サイト間の相互作用の精度での安定性予測を可能にする記述子の開発」に相当する。

我们目前正在研究使用机器学习方法提高蒸气相增长模拟器的精度。由于晶体的表面是蒸气相生长的设置，因此必须尽可能准确地模拟原子水平的表面结构。自去年以来，我们一直在6×6表面周期中搜索GAN（0001）金属有机蒸气相生长中的GA和H的混合吸附结构，通过将第一原理计算代码RSDFT和贝叶斯优化库组合在超级计算机上。今年，我们增加了搜索尝试的数量，并分析了所获得的数据。结果，除了去年发现的吸附布置外，还发现了许多稳定的符合电子计数（EC）规则的稳定结构。此外，已经发现，有多种结构可以满足当地的EC定律以进行单个吸附布置。还分析了解释数量与稳定性之间的相关性。另一方面，尽管有许多吸附安排，尽管这些安排与当地的EC规则一样稳定。上面的分析结果提供了这样一个假设，即（不完全满意） *（解释号）可能稳定在与当地EC规则的确切满意度相同的水平上。基于这一假设，可以构建一个足够定量的数据驱动模型。这与第一年报告中的未来挑战相对应：“描述符的开发允许稳定性预测，并在吸附位点之间的相互作用的准确性，而不是预测表面组成和吸附量的变化的准确性。”

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Exploration of a large-scale reconstructed structure on GaN(0001) surface by Bayesian optimization

通过贝叶斯优化探索 GaN(0001) 表面的大规模重构结构

DOI：
10.1063/5.0078660
发表时间：
2022
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
Kusaba A.;Kangawa Y.;Kuboyama T.;Oshiyama A.
通讯作者：
Oshiyama A.

IHPP PAS(ポーランド)

IHPP PAS（波兰）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

UCL(英国)

伦敦大学学院（英国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

結晶成長デジタルツイン―AI と計算科学からのアプローチ

晶体生长数字孪生——人工智能和计算科学的一种方法

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
草場彰 ; 久保山哲二 ; 寒川義裕
通讯作者：
寒川義裕

Facet stability of GaN during tri-halide vapor phase epitaxy: an ab initio-based approach

三卤化物气相外延过程中 GaN 的面稳定性：一种从头算的方法

DOI：
10.1039/d0ce01683g
发表时间：
2021
期刊：
CrystEngComm
影响因子：
3.1
作者：
Yosho Daichi;Matsuo Yuriko;Kusaba Akira;Kempisty Pawel;Kangawa Yoshihiro;Murakami Hisashi;Koukitu Akinori
通讯作者：
Koukitu Akinori