The crystal structure of organic semiconductors is an important factor that dominates various electronic properties, including charge transport properties. However, compared with the crystal structures of inorganic semiconductors, those of organic semiconductors are difficult to determine by powder x-ray diffraction (PXRD) analysis. Our proposed machine-learning (neural-network) technique can determine the diffraction peaks buried in noise and make deconvolution of the overlapped peaks of organic semiconductors, resulting in crystal-structure determination by the Rietveld analysis. As a demonstration, we apply the method to a few high-mobility organic semiconductors and confirm that the method is potentially useful for analyzing the crystal structure of organic semiconductors. The present method is also expected to be applicable to the determination of complex crystal structures in addition to organic semiconductors.
REFERENCES
1.
J.
Maddox
, Nature
335
, 201
(1988
).2.
J. P. M.
Lommerse
,
W. D. S.
Motherwell
,
H. L.
Ammon
,
J. D.
Dunitz
,
A.
Gavezzotti
,
D. W. M.
Hofmann
,
F. J. J.
Leusen
,
W. T. M.
Mooij
,
S. L.
Price
,
B.
Schweizer
,
M. U.
Schmidt
,
B. P.
van Eijck
,
P.
Verwer
, and
D. E.
Williams
, Acta Cryst.
B56
, 697
(2000
).3.
G. M.
Day
, Crystallog. Rev.
17
, 3
(2011
).4.
S. L.
Price
, Proc. R. Soc. A
474
, 20180351
(2018
).5.
J.
Nyman
,
L.
Yu
, and
S. M.
Reutzel-Edens
, CrystEngComm
21
, 2080
(2019
).6.
R.
Nikhar
and
K.
Szalewicz
, Nat. Commun.
13
, 3095
(2022
).7.
S. R.
Forrest
, Nature
428
, 911
(2004
).8.
H. E.
Katz
, Chem. Mater.
16
, 4748
(2004
).9.
T.
Someya
,
Y.
Kato
,
T.
Sekitani
,
S.
Iba
,
Y.
Noguchi
,
Y.
Murase
,
H.
Kawaguchi
, and
T.
Sakurai
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
102
, 12321
(2005
).10.
M.
Zirkl
,
A.
Haase
,
A.
Fian
,
H.
Schön
,
C.
Sommer
,
G.
Jakopic
,
G.
Leising
,
B.
Stadlober
,
I.
Graz
,
N.
Gaar
,
R.
Schwödiauer
,
S.
Bauer-Gononea
, and
S.
Bauer
, Adv. Mater.
19
, 2241
(2007
).11.
S.
Kumagai
,
A.
Yamamura
,
T.
Makita
,
J.
Tsurumi
,
Y. Y.
Lim
,
T.
Wakimoto
,
N.
Isahaya
,
H.
Nozawa
,
K.
Sato
,
M.
Mitani
,
T.
Okamoto
,
S.
Watanabe
, and
J.
Takeya
, Sci. Rep.
9
, 15897
(2019
).12.
Y.
Jiang
,
S.
Ji
,
J.
Sun
,
J.
Huang
,
Y.
Li
,
G.
Zou
,
T.
Salim
,
C.
Wang
,
W.
Li
,
H.
Jin
,
J.
Xu
,
S.
Wang
,
T.
Lei
,
X.
Yan
,
W. Y. X.
Peh
,
S.-C.
Yen
,
Z.
Liu
,
M.
Yu
,
H.
Zhao
,
Z.
Lu
,
G.
Li
,
H.
Gao
,
Z.
Liu
,
Z.
Bao
, and
X.
Chen
, Nature
614
, 456
(2023
).13.
S.
Inoue
,
H.
Minemawari
,
J.
Tsutsumi
,
M.
Chikamatsu
,
T.
Yamada
,
S.
Horiuchi
,
M.
Tanaka
,
R.
Kumai
,
M.
Yoneya
, and
T.
Hasegawa
, Chem. Mater.
27
, 3809
(2015
).14.
Z.
Zhang
,
L.
Jiang
,
C.
Cheng
,
Y.
Zhen
,
G.
Zhao
,
H.
Geng
,
Y.
Yi
,
L.
Li
,
H.
Dong
,
Z.
Shuai
, and
W.
Hu
, Angew. Chem. Int. Ed.
55
, 5206
(2016
).15.
H.
Ishii
,
J.
Inoue
,
N.
Kobayashi
, and
K.
Hirose
, Phys. Rev. B
98
, 235422
(2018
).16.
T.
Okamoto
,
C. P.
Yu
,
C.
Mitsui
,
M.
Yamagishi
,
H.
Ishii
, and
J.
Takeya
, J. Am. Chem. Soc.
142
, 9083
(2020
).17.
C.
Wang
,
D.
Hashizume
,
M.
Nakano
,
T.
Ogaki
,
H.
Takenaka
,
K.
Kawabata
, and
K.
Takimiya
, Chem. Sci.
11
, 1573
(2020
).18.
R.
Akai
,
K.
Oka
,
S.
Dekura
,
K.
Yoshimi
,
H.
Mori
,
R.
Nishikubo
,
A.
Saeki
, and
N.
Tohnai
, J. Phys. Chem. Lett.
14
, 3461
(2023
).19.
G. M.
Day
,
J.
van de Streek
,
A.
Bonnet
,
J. C.
Burley
,
W.
Jones
, and
W. D.
Sam Motherwell
, Cryst. Growth Des.
6
, 2301
(2006
).20.
S.
Habermehl
,
P.
Mörschel
,
P.
Eisenbrandt
,
S. M.
Hammer
, and
M. U.
Schmidt
, Acta Cryst.
B70
, 347
(2014
).21.
S. L.
Price
and
S. M.
Reutzel-Edens
, Drug Discov. Today
21
, 912
(2016
).22.
A. G.
Shtukenberg
,
Q.
Zhu
,
D. J.
Carter
,
L.
Vogt
,
J.
Hoja
,
E.
Schneider
,
H.
Song
,
B.
Pokroy
,
I.
Polishchuk
,
A.
Tkatchenko
,
A. R.
Oganov
,
A. L.
Rohl
,
M. E.
Tuckerman
, and
B.
Kahr
, Chem. Sci.
8
, 4926
(2017
).23.
H.
Ishii
,
S.
Obata
,
N.
Niitsu
,
S.
Watanabe
,
H.
Goto
,
K.
Hirose
,
N.
Kobayashi
,
T.
Okamoto
, and
J.
Takeya
, Sci. Rep.
10
, 2524
(2020
).24.
T.
Okamoto
,
C.
Mitsui
,
M.
Yamagishi
,
K.
Nakahara
,
J.
Soeda
,
Y.
Hirose
,
K.
Miwa
,
H.
Sato
,
A.
Yamano
,
T.
Matsushita
,
T.
Uemura
, and
J.
Takeya
, Adv. Mater.
25
, 6392
(2013
).25.
T.
Izawa
,
E.
Miyazaki
, and
K.
Takimiya
, Adv. Mater.
20
, 3388
(2008
).26.
See http://www.ccdc.cam.ac.uk for more information about Cambridge Structural Database, The Cambridge Crystallographic Data Center.
27.
C. F.
Macrae
,
I.
Sovago
,
S. J.
Cottrell
,
P. T. A.
Galek
,
P.
McCabe
,
E.
Pidcock
,
M.
Platings
,
G. P.
Shields
,
J. S.
Stevens
,
M.
Towler
, and
P. A.
Wood
, J. Appl. Cryst.
53
, 226
(2020
).28.
C. M.
Bishop
, Pattern Recognition and Machine Learning
(
Springer-Verlag
,
New York
, 2006
).29.
A. L.
Maas
,
A. Y.
Hannun
, and
A. Y.
Ng
, Proc. ICML
30
, 3
(2013
), https://ai.stanford.edu/~amaas/papers/relu_hybrid_icml2013_final.pdf.30.
M.
Abadi
,
A.
Agarwal
,
P.
Barham
,
E.
Brevdo
,
Z.
Chen
,
C.
Citro
,
G. S.
Corrado
,
A.
Davis
,
J.
Dean
,
M.
Devin
,
S.
Ghemawat
,
I.
Goodfellow
,
A.
Harp
,
G.
Irving
,
M.
Isard
,
R.
Jozefowicz
,
Y.
Jia
,
L.
Kaiser
,
M.
Kudlur
,
J.
Levenberg
,
D.
Mané
,
M.
Schuster
,
R.
Monga
,
S.
Moore
,
D.
Murray
,
C.
Olah
,
J.
Shlens
,
B.
Steiner
,
I.
Sutskever
,
K.
Talwar
,
P.
Tucker
,
V.
Vanhoucke
,
V.
Vasudevan
,
F.
Viégas
,
O.
Vinyals
,
P.
Warden
,
M.
Wattenberg
,
M.
Wicke
,
Y.
Yu
, and
X.
Zheng
,
TensorFlow: Large-scale machine learning on heterogeneous systems
, 2015
. Software available from tensorflow.org.31.
32.
K.
Kato
,
R.
Hirose
, and
M.
Takata
, AIP Conf. Proc.
1234
, 875
(2010
).33.
Rigaku Corporation
, PDXL Version 2.8.4 Integrated X-ray Powder Diffraction Software
(
Rigaku Corporation
,
Tokyo, Japan
).34.
H. M.
Rietveld
, J. Appl. Cryst.
2
, 65
(1969
).35.
C.
Liu
,
K.
Huang
,
W.-T.
Park
,
M.
Li
,
T.
Yang
,
X.
Liu
,
L.
Liang
,
T.
Minari
, and
Y.-Y.
Noh
, Mater. Horiz.
4
, 608
(2017
).36.
S.
Fratini
,
S.
Ciuchi
,
D.
Mayou
,
G.
Trambly de Laissardiére
, and
A.
Troisi
, Nat. Mater.
16
, 998
(2017
).37.
S.
Giannini
and
J.
Blumberger
, Acc. Chem. Res.
55
, 819
(2022
).38.
S.
Giannini
,
L.
Di Virgilio
,
M.
Bardini
,
J.
Hausch
,
J. J.
Geuchies
,
W.
Zheng
,
M.
Volpi
,
J.
Elsner
,
K.
Broch
,
Y. H.
Geerts
,
F.
Schreiber
,
G.
Schweicher
,
H. I.
Wang
,
J.
Blumberger
,
M.
Bonn
, and
D.
Beljonne
, Nat. Mater.
22
, 1361
(2023
).39.
H.
Sato
,
S. A. A.
Rahman
,
Y.
Yamada
,
H.
Ishii
, and
H.
Yoshida
, Nat. Mater.
21
, 910
(2022
).© 2024 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2024
Author(s)
You do not currently have access to this content.
