Ученые из Японского университета в Нагое применили искусственный интеллект для разработки нового метода выявления небольших дефектов, известных как дислокации, в поликристаллических материалах. Эти материалы широко применяются в информационном оборудовании, солнечных элементах и электронных устройствах, и дефекты могут снизить их эффективность. Результаты исследования опубликованы в Advanced Materials.
Практически все современные устройства содержат поликристаллические материалы, начиная от смартфонов и заканчивая автомобильными деталями. Эти материалы сложны в использовании из-за своей структуры, и их характеристики зависят от микроструктуры, дислокаций и примесей.
Одной из основных проблем при использовании поликристаллов в промышленности является образование микроскопических кристаллических дефектов, вызванных изменениями напряжения и температуры. Эти дефекты, или дислокации, могут повлиять на регулярное распределение атомов в решетке, оказывая влияние на электропроводность и общую производительность материала. Понимание процесса образования дислокаций важно для предотвращения сбоев в устройствах, использующих поликристаллические материалы.
Группа исследователей из Университета Нагои, под руководством профессора Норитаки Усами, использовала искусственный интеллект для анализа данных изображений поликристаллического кремния, часто применяемого в солнечных панелях. ИИ создал 3D-модель, помогая выявить области, где дислокации влияют на характеристики материала.
Исследователи, определив области дислокаций, использовали электронную микроскопию и теоретические расчеты, чтобы понять процесс их образования. Они выявили распределение напряжений в кристаллической решетке и обнаружили лестничные структуры на границах между кристаллическими зернами. Эти структуры оказались связанными с образованием дислокаций в процессе роста кристаллов.
Отмечено, что данное исследование может иметь важное значение для науки о росте и деформации кристаллов. Оно также может привести к созданию универсальных рекомендаций для повышения эффективности поликристаллических материалов, применяемых в различных областях, от солнечных элементов до полупроводников.