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多種材料からなる積層型電子デバイスの設計を加速する、物理駆動型機械学習
有機EL(OLED)、二次電池、太陽電池、トランジスタなどの先進的な電子デバイスの多くは、複数の異なる材料を組み合わせた複雑な多層構造(積層アーキテクチャ)によって構成されています。デバイスの性能、安定性、および効率を最適化するには、各層の組成と配置を精密に制御する必要がありますが、新規設計の実験的な探索には多大なコストと時間がかかります。物理モデルに基づくシミュレーションは、個々の材料の特性を理解する上で有用ですが、計算コストや手法的な限界から、デバイス全体(フルデバイス)の構造に対して適用することは実用的ではないケースが多々あります。
シュレーディンガーは、デバイス構造や駆動条件に関するシンプルで直感的な入力情報から、積層型電子デバイスの主要な性能指標を予測する機械学習(ML)フレームワークを開発しました。この手法は、Schrödinger のMaterials Scienceスイート内の物理シミュレーションと自動化されたMLワークフローを統合するものであり、物理シミュレーションの出力を特徴量として活用することで、モデルの精度と予測力を向上させています。本技術は、新規デバイスの設計空間を迅速に探索するためのスケーラブルなソリューションを提供します。これにより、層の組成変更、層の追加や削除、各層の膜厚や形態の調整など、ターゲットを絞った評価が可能になります。ユーザーはデバイス性能を効率的に予測し、機能性、層の構造、そして材料化学との間の解釈可能な関係性を明らかにすることができます。本ウェビナーでは、シングルユニットおよびタンデム型OLEDに焦点を当てて解説しますが、この手法は幅広い電子デバイスに容易に適用可能です。
主な見どころ:
- ユーザーがデバイスの構造的特徴を定義し、新しいデバイス構成を探索できるようにする、電子デバイスの性能モデリングのための機械学習フレームワーク
- 複数の主要な性能指標について、2,000種類以上のOLED構造データセットを用いて実証されたモデルの精度
- 外部量子効率(EQE)、電流効率(CE)、電力効率(PE)、EL発光ピーク波長、発光スペクトルの半値幅、および発光色など、6つのデバイス性能指標に対応した「すぐに使える(Out-of-the-box)」学習済みMLモデル
- 新規材料(化学構造)やデバイス構造の設計、モデルの学習、および探索を行うための直感的なグラフィカル・インターフェース
- 本フレームワークの幅広い電子デバイスへの拡張性を示すデモンストレーション
対象となる方:
- デバイス開発エンジニア
- 研究開発(R&D)部門リーダー
- イノベーション推進マネージャー
- DX(マテリアルズ・インフォマティクスなど)推進担当者
- 合成化学者
- 計算材料科学者
講演者

ケビン・ムーア
材料科学ソフトウェア部門 上級研究員 II、Schrödinger
ケビン・ムーアは、シュレーディンガーの科学者として、次世代材料、デバイス、および製造プロセスの探索と最適化に向けた、マルチスケールおよび物理・AIハイブリッド予測フレームワークの開発に従事しています。シュレーディンガー入社以前は、ジョージア大学で計算化学の博士号を取得した後、アルゴンヌ国立研究所で博士研究員として勤務しました。分子系・化学系の構造、物性、反応性を予測するための量子力学に基づく計算(第一原理計算など)を専門としています。近年は、第一原理計算データ、インフォマティクス、および物理量に基づく特徴量化(Physics featurization)を活用した、新たな機械学習アーキテクチャおよびモデルの学習と検証に注力しています。これらの新しいAIフレームワークは、化学的性質と空間スケールを橋渡しし、原子スケールからデバイススケールまでを網羅します。特に注力しているターゲット領域の一つが、OLED、二次電池、太陽電池、トランジスタをはじめとする電子デバイスの設計です。
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シュレーディンガー株式会社
E-mail:info-japan@schrodinger.com