Akademik Veri Yönetim Sistemi
Ekinci F. (Yürütücü), Güzel M. S., Karatay A., Yıldız E., Açıcı K.
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, BAP Araştırma Projesi, 2025 - 2027
Yarıiletken malzemeler, modern elektronik ve optoelektronik cihazların temel yapı taşlarıdır ve bu malzemelerin özelliklerini optimize etmek, yeni nesil teknolojilerin gelişimi açısından büyük önem taşımaktadır. Özellikle, optik bant aralığı (bandgap) gibi özellikler, yarıiletkenlerin performansını belirleyen kritik faktörlerden biridir. Ancak, ideal yarıiletken malzemelerin keşfi ve tasarımı, genellikle zaman alıcı ve maliyetli deneysel süreçlere dayanmakta, bu da yeni malzemelerin hızlı bir şekilde geliştirilmesini zorlaştırmaktadır.
Bu proje, makine öğrenimi tekniklerini kullanarak kalkojen türevli yarıiletken kristallerin optik bant aralığı tahminini yapabilen bir model geliştirmeyi amaçlamaktadır. Yarıiletken kristal yapıların optik bant aralığı hesaplamaları geleneksel yöntemlerle zaman alıcı ve maliyetli olduğu için bu projede makine öğrenmesi tabanlı bir model geliştirilerek kristallerin optik bant aralığı hesaplama sürecinin hızlandırılması hedeflenmektedir. Proje kapsamında, açık kaynaklı (Materials Project, NOMAD, OQMD vb.) ve ticari veri setlerinden elde edilen kalkojen türevli yarıiletken kristallerin yapı verileri analiz edilecektir. Veriler temizlenecek, normalleştirilecek ve eksik özellikler tamamlanarak makine öğrenmesi temelli modelin eğitimi için kullanılacaktır. Model eğitimi için Generatif Modeller (GAN, VAE), Graf Ağları (GNN) ve Koşullu Varyasyonel Otoenkoder (Cond-CDVAE) gibi teknikler uygulanacaktır.
Model tarafından önerilen kristal yapıların doğrulaması ise VASP, Quantum Espresso ve CASTEP gibi ileri simülasyon yazılımları ile gerçekleştirilecektir. Simülasyonlardan başarılı bulunan kristal yapıların sentezlenmesi için laboratuvar ortamında X-Işını Kristalografisi (XRD), SEM, EDS ve Raman Spektroskopisi gibi deneysel yöntemler uygulanacaktır. Modelin başarı oranı, sentezlenen yapıların kararlılığı, enerji minimum noktası, optik ve elektronik özelliklerinin model tahminleriyle uyumu üzerinden değerlendirilecektir. Modelin doğruluk oranının en az %85, sentezlenebilir yapı oranının ise %70 olması hedeflenmektedir. Bu proje, kalkojen türevli yarıiletken kristallerin optik bant aralığı hesaplamalarında makine öğrenmesi modellerinin etkinliğini artırarak, fotonik, optoelektronik ve fotovoltaik gibi alanlarda yeni yarıiletken malzemelerin keşfine hem zaman hem de maliyet açısından çok büyük ölçüde katkı sağlayacaktır.