Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > cs > arXiv:2507.13527

帮助 | 高级搜索

计算机科学 > 计算机视觉与模式识别

arXiv:2507.13527 (cs)
[提交于 2025年7月17日 ]

标题: SparseC-AFM:一种用于快速准确表征MoS$_2$的深度学习方法,结合C-AFM

标题: SparseC-AFM: a deep learning method for fast and accurate characterization of MoS$_2$ with C-AFM

Authors:Levi Harris, Md Jayed Hossain, Mufan Qiu, Ruichen Zhang, Pingchuan Ma, Tianlong Chen, Jiaqi Gu, Seth Ariel Tongay, Umberto Celano
摘要: 随着二维(2D)材料在纳米电子学中的广泛应用,对电气特性的稳健计量技术的需求日益增加,尤其是在大规模生产中。 虽然原子力显微镜(AFM)技术如导电AFM(C-AFM)具有高精度,但由于光栅扫描过程,它们的数据采集速度较慢。 为了解决这个问题,我们引入了SparseC-AFM,这是一种深度学习模型,可以快速且准确地从稀疏的C-AFM扫描中重建如MoS$_2$的二维材料的电导率图。 我们的方法在各种扫描模式、基底和实验条件下都具有鲁棒性。 我们报告了(a)经典流程实现的比较,其中通过手动解析高像素密度的C-AFM图像(例如,收集需要15分钟)来提取相关的材料参数,以及(b)我们的SparseC-AFM方法,该方法使用所需采集时间显著减少的数据(例如,不到5分钟)实现了相同的操作。 SparseC-AFM能够高效提取MoS$_2$的关键材料参数,包括薄膜覆盖率、缺陷密度以及晶体岛边界、边缘和裂纹的识别。 与从全分辨率C-AFM图像进行手动提取相比,我们实现了超过11倍的采集时间减少。 此外,我们证明了模型预测的样品表现出与经典流程扫描获得的全分辨率数据非常相似的电气特性。 这项工作标志着将人工智能辅助的二维材料表征从实验室研究向工业制造迈出的重要一步。 代码和模型权重可在github.com/UNITES-Lab/sparse-cafm获取。
摘要: The increasing use of two-dimensional (2D) materials in nanoelectronics demands robust metrology techniques for electrical characterization, especially for large-scale production. While atomic force microscopy (AFM) techniques like conductive AFM (C-AFM) offer high accuracy, they suffer from slow data acquisition speeds due to the raster scanning process. To address this, we introduce SparseC-AFM, a deep learning model that rapidly and accurately reconstructs conductivity maps of 2D materials like MoS$_2$ from sparse C-AFM scans. Our approach is robust across various scanning modes, substrates, and experimental conditions. We report a comparison between (a) classic flow implementation, where a high pixel density C-AFM image (e.g., 15 minutes to collect) is manually parsed to extract relevant material parameters, and (b) our SparseC-AFM method, which achieves the same operation using data that requires substantially less acquisition time (e.g., under 5 minutes). SparseC-AFM enables efficient extraction of critical material parameters in MoS$_2$, including film coverage, defect density, and identification of crystalline island boundaries, edges, and cracks. We achieve over 11x reduction in acquisition time compared to manual extraction from a full-resolution C-AFM image. Moreover, we demonstrate that our model-predicted samples exhibit remarkably similar electrical properties to full-resolution data gathered using classic-flow scanning. This work represents a significant step toward translating AI-assisted 2D material characterization from laboratory research to industrial fabrication. Code and model weights are available at github.com/UNITES-Lab/sparse-cafm.
主题: 计算机视觉与模式识别 (cs.CV) ; 材料科学 (cond-mat.mtrl-sci)
引用方式: arXiv:2507.13527 [cs.CV]
  (或者 arXiv:2507.13527v1 [cs.CV] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.13527
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Levi Harris [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2025 年 7 月 17 日 20:38:32 UTC (3,169 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
查看许可
当前浏览上下文:
cond-mat
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
cond-mat.mtrl-sci
cs
cs.CV

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号