基于分子动力学仿真的缺陷消除方法及装置、设备

所属的技术人员能够理解，本公开的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本公开的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施例、完全的软件实施例(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施例，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。下面参照图5来描述根据本公开的这种实施例的电子设备500。图5所示的电子设备500仅仅是一个示例，不应对本公开实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图5所示，电子设备500以通用计算设备的形式表现。电子设备500的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理单元510、上述至少一个存储单元520、连接不同系统组件(包括存储单元520和处理单元510)的总线530、显示单元540。其中，所述存储单元存储有程序代码，所述程序代码可以被所述处理单元510执行，使得所述处理单元510执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施例的步骤。例如，所述处理单元510可以执行如图2中所示的步骤s210，获取待处理晶片的分子结构数据；步骤s220，将所述分子结构数据输入到预训练好的晶片缺陷估计模型中，得到所述待处理晶片上的表面缺陷估计位置以及所述表面缺陷估计位置处的表面缺陷特征参数；步骤s230，根据所述表面缺陷特征参数确定所述表面缺陷估计位置处的目标加工参数；步骤s240，通过所述目标加工参数对相应的所述表面缺陷估计位置处的区域进行加工处理，得到表面缺陷消除后的待处理晶片。存储单元520可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(ram)521和/或高速缓存存储单元522，还可以进一步包括只读存储单元(rom)523。存储单元520还可以包括具有一组(至少一个)程序模块525的程序/实用工具524，这样的程序模块525包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。总线530可以为表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储单元总线或者存储单元控制器、外围总线、图形加速端口、处理单元或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。电子设备500也可以与一个或多个外部设备570(例如键盘、指向设备、蓝牙设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备500交互的设备通信，和/或与使得该电子设备500能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口550进行。并且，电子设备500还可以通过网络适配器560与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图5所示，网络适配器560通过总线530与电子设备500的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备500使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、终端装置、或者网络设备等)执行根据本公开实施例的方法。在本公开的示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有能够实现本说明书上述方法的程序产品。在一些可能的实施例中，本公开的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当所述程序产品在终端设备上运行时，所述程序代码用于使所述终端设备执行本说明书上述“示例性方法”部分中描述的根据本公开各种示例性实施例的步骤。参考图6所示，描述了根据本公开的实施例的用于实现上述基于分子动力学仿真的缺陷消除方法的程序产品600，其可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在终端设备，例如个人电脑上运行。然而，本公开的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。所述程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以为但不限于电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本公开操作的程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。此外，上述附图仅是根据本公开示例性实施例的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。通过以上的实施例的描述，本领域的技术人员易于理解，这里描述的示例实施例可以通过软件实现，也可以通过软件结合必要的硬件的方式来实现。因此，根据本公开实施例的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中或网络上，包括若干指令以使得一台计算设备(可以是个人计算机、服务器、触控终端、或者网络设备等)执行根据本公开实施例的方法。本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施例。本技术旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

背景技术：

1、随着科学技术的飞速发展，原子晶体材料如碳化硅sic等材料越来越得到的人们的关注。然而原子晶体材料在加工过程中往往会出现较多的表面缺陷或者损伤，如果不对表面缺陷或者损伤进行修复，可能导致原子晶体材料不能达到预期的效果。

2、分子动力学仿真(molecular dynamics simulation，简称md模拟)是一种计算机模拟方法，用于研究微观尺度上的物理、化学现象，特别是对复杂分子体系的动力学行为进行建模和预测。在该方法中，通过数值求解牛顿运动定律，模拟分子间的相互作用以及在给定条件(如温度、压力等)下分子结构随时间的演变过程。分子动力学仿真被广泛应用于材料科学、生物物理学、药物设计、化学反应机理等诸多领域，是理论与实验研究的重要补充手段。

3、机器学习(machine learning)技术和大数据(big data)技术常用于数据分析和数据挖掘，两者的结合可以分析海量数据中的模式和规律，发现隐藏在数据背后的信息和见解，有助于各方面做出更准确的预测和决策。

4、目前，相关的原子晶体材料的表面缺陷修复方案中，是通过人工以电子显微镜观察的方式确定原子晶体晶片的表面缺陷或者损伤的位置和类型，并采用合理的手段去修复原子晶体晶片的表面缺陷或者损伤，但是这种修复方式的检测效率低，修复效率低，人力成本大，并且修复的成功率较低，原子晶体晶片的表面缺陷或者损伤的修复效果较差。

5、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开实施例的目的在于提供一种基于分子动力学仿真的缺陷消除方法、基于分子动力学仿真的缺陷消除装置、电子设备以及计算机可读存储介质，进而可以结合大数据技术和机器学习技术有效提升原子晶体材料的表面缺陷修复效率，提高修复成功率，提升原子晶体晶片的表面缺陷或者损伤的修复效果。

2、本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

3、根据本公开实施例的第一方面，提供了一种基于分子动力学仿真的缺陷消除方法，包括：

4、获取待处理晶片的分子结构数据；

5、将所述分子结构数据输入到预训练好的晶片缺陷估计模型中，得到所述待处理晶片上的表面缺陷估计位置以及所述表面缺陷估计位置处的表面缺陷特征参数；

6、根据所述表面缺陷特征参数确定所述表面缺陷估计位置处的目标加工参数；

7、通过所述目标加工参数对相应的所述表面缺陷估计位置处的区域进行加工处理，得到表面缺陷消除后的待处理晶片。

8、在本公开的一些示例实施例中，基于前述方案，所述根据所述表面缺陷特征参数确定所述表面缺陷估计位置处的目标加工参数，包括：

9、根据所述表面缺陷特征参数确定加工控制参数；

10、获取所述表面缺陷估计位置处的原始加工参数，并通过所述加工控制参数调整所述原始加工参数，得到所述表面缺陷估计位置处的目标加工参数。

11、在本公开的一些示例实施例中，基于前述方案，所述方法还包括：

12、从预设的数据库中获取分子动力学仿真数据，所述分子动力学仿真数据包括样品晶片的分子结构，以及模拟不同温度、压力或应变条件下的所述样品晶片缺陷演化过程的仿真结果；

13、根据所述仿真结果确定所述样品晶片的表面缺陷位置；

14、通过所述分子动力学仿真数据提取所述样品晶片的关键分子结构特性，所述关键分子结构特性包括物理特性参数和化学特性参数，并根据所述关键分子结构特性确定所述表面缺陷位置处的样本表面缺陷特征参数；

15、将所述样品晶片的分子结构作为输入，以及将所述样品晶片的表面缺陷位置以及所述样本表面缺陷特征参数作为训练标签，对预构建的晶片缺陷估计模型进行监督学习训练，得到训练好的晶片缺陷估计模型。

16、在本公开的一些示例实施例中，基于前述方案，所述通过所述分子动力学仿真数据提取所述样品晶片的关键分子结构特性，包括：

17、计算所述分子动力学仿真数据中各变量之间的标准差和协方差；

18、通过所述标准差和所述协方差确定所述分子动力学仿真数据的相关系数，所述相关系数可以包括皮尔逊相关系数或者斯皮尔曼相关系数；

19、根据所述相关系数从所述分子动力学仿真数据确定所述样品晶片的关键分子结构特性。

20、在本公开的一些示例实施例中，基于前述方案，在计算所述分子动力学仿真数据中各变量之间的标准差和协方差之前，所述方法还包括：

21、对所述分子动力学仿真数据进行预处理，所述预处理包括噪声去除处理、数据标准化处理和数据归一化处理中的至少一种。

22、在本公开的一些示例实施例中，基于前述方案，所述方法还包括：

23、获取测试晶片的分子结构数据；

24、将所述测试晶片的分子结构数据输入到训练好的晶片缺陷估计模型中，得到测试表面缺陷估计位置以及所述测试表面缺陷估计位置处的测试表面缺陷特征参数；

25、基于所述测试表面缺陷特征参数构建测试加工参数，并通过所述测试加工参数对所述测试晶片进行加工处理，得到表面缺陷消除后的测试晶片；

26、对所述表面缺陷消除后的测试晶片进行分子动力学仿真，确定所述测试晶片的表面缺陷消除率；

27、响应于所述表面缺陷消除率小于或者等于预设阈值，则确定预构建的晶片缺陷估计模型的训练完成，否则通过新的分子动力学仿真数据继续对预构建的晶片缺陷估计模型进行监督学习训练，直到测试晶片的表面缺陷消除率小于或者等于所述预设阈值。

28、在本公开的一些示例实施例中，基于前述方案，所述加工控制参数包括温度控制参数、压力控制参数、应变控制参数和离子束轰击控制参数中的一种或者多种组合。

29、根据本公开实施例的第二方面，提供了一种基于分子动力学仿真的缺陷消除装置，包括：

30、分子结构数据获取模块，用于获取待处理晶片的分子结构数据；

31、表面缺陷估计模块，用于将所述分子结构数据输入到预训练好的晶片缺陷估计模型中，得到所述待处理晶片上的表面缺陷估计位置以及所述表面缺陷估计位置处的表面缺陷特征参数；

32、加工参数确定模块，用于根据所述表面缺陷特征参数确定所述表面缺陷估计位置处的目标加工参数；

33、表面缺陷消除模块，用于通过所述目标加工参数对相应的所述表面缺陷估计位置处的区域进行加工处理，得到表面缺陷消除后的待处理晶片。

34、在本公开的一些示例实施例中，基于前述方案，所述加工参数确定模块被配置为：

35、根据所述表面缺陷特征参数确定加工控制参数；

36、获取所述表面缺陷估计位置处的原始加工参数，并通过所述加工控制参数调整所述原始加工参数，得到所述表面缺陷估计位置处的目标加工参数。

37、根据本公开实施例的第三方面，提供了一种电子设备，包括：处理器；以及存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时实现第一方面中的基于分子动力学仿真的缺陷消除方法。

38、根据本公开实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面中的基于分子动力学仿真的缺陷消除方法。

39、本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

40、本公开的示例实施例中的基于分子动力学仿真的缺陷消除方法，可以获取待处理晶片的分子结构数据，将分子结构数据输入到预训练好的晶片缺陷估计模型中，得到待处理晶片上的表面缺陷估计位置以及表面缺陷估计位置处的表面缺陷特征参数；根据表面缺陷特征参数确定表面缺陷估计位置处的目标加工参数；通过目标加工参数对相应的表面缺陷估计位置处的区域进行加工处理，得到表面缺陷消除后的待处理晶片。一方面，通过待处理晶片的分子结构数据提前预测表面缺陷估计位置以及表面缺陷特征参数，进而在加工时，通过控制加工参数，从源头上有效降低待处理晶片的表面缺陷出现的概率，从而实现对待处理晶片的缺陷消除，提高表面缺陷的消除成功率，提升原子晶体晶片的表面缺陷或者损伤的修复效果；另一方面，在前期确定好表面缺陷估计位置以及表面缺陷特征参数，从而在加工过程就能够实现对晶片表面的缺陷消除，并不需要在对待处理晶片完成加工后，再对加工后的待处理晶片进行检测以及修复，大幅缩短待处理晶片的表面缺陷消除或者修复效率，同时，在加工过程中就可以实现缺陷消除，降低修复成本，减少人力成本，进一步提升表面缺陷消除或者修复效率。

41、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。