无机材料学报, 2022, 37 (12): 1321, 网络出版: 2023-01-12  

基于机器学习的BiFeO3-PbTiO3-BaTiO3固溶体居里温度预测

Curie Temperature Prediction of BiFeO3-PbTiO3-BaTiO3 Solid Solution Based on Machine Learning
作者单位
图 & 表

图 1. ABO3钙钛矿结构示意图

Fig. 1. Schematic diagram of ABO3 perovskite structure

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图 2. Tcμμ*A/B的关系

Fig. 2. Relationship between Tc and μ or μ*A/B

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图 3. Tc与候选描述符的相关性

Fig. 3. Correlations between the Tc and the candidate descriptors

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图 4. 不同运算方式下μμ*A/B随维度变化的RMSE和MaxAE

Fig. 4. RMSE and MaxAE of μ and μ*A/B varied with dimension under different operation modes

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图 5. 采用两个描述符(a)和三个描述符(b)拟合结果的RMSE和MaxAE随维度的变化

Fig. 5. RMSE and MaxAE of two descriptors (a) and three descriptors (b) as a function of dimension

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图 6. 描述符的变化和模型维度对拟合结果RMSE和MaxAE的影响

Fig. 6. Effects of the changes of descriptor and model dimension on the RMSE and MaxAE

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图 7. 训练集(黑色方块)和测试集(红色圆形)的实验Tc与预测Tc

Fig. 7. Experimental Tc and prediction Tc for training set (black square) and test set (red circle)

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表 1基础描述符及其物理意义

Table1. Basic descriptor and related physical meaning

FeatureNamePhysical attributes
μReduced massReduced mass of atoms
A/BIonic radiusShannon ion radius
A/B_CCovalent radiusThe covalent bond radius of an atom
A/B_EElectronegativityElectronegativity of atoms
A/B_NVNValenceThe number of electrons of unfilled orbitals
A/B_NUNUfilledThe number of electrons of unfilled orbitals
A/B_SSpace group numberingThe serial number of the element's space group in the space group table
Ti,Fe,Ba,Pb,BiElement contentElement content ratio of metal ions

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表 2调整描述符参数后的测试集

Table2. The test sets after adjusting descriptor parameters

SampleTc/℃ (y) μʹ (x1) A/ (x2) A/B_NU (x3) Ba (x4) Pb (x5) Bi (x6)
Bi0.62Pb0.23Ba0.15Fe0.62Ti0.38O35470.28210.38820.50360.07500.11500.3100
Bi0.6Pb0.25Ba0.15Fe0.6Ti0.4O35400.26900.46060.50000.07500.12500.3000
Bi0.54Pb0.31Ba0.15Fe0.54Ti0.46O35020.22950.67890.48970.07500.15500.2700

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表 3外部验证集结果

Table3. Results of external verification set

SampleExperim-ental Tc/℃ Predi-ction Tc/℃ Abso-lute error/℃ Rela-tive-error/%
Bi0.62Pb0.23Ba0.15Fe0.62Ti0.38O3547544.912.090.38
Bi0.6Pb0.25Ba0.15Fe0.6Ti0.4O3540536.123.880.72
Bi0.54Pb0.31Ba0.15Fe0.54Ti0.46O3502492.529.481.89

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焦志翔, 贾帆豪, 王永晨, 陈建国, 任伟, 程晋荣. 基于机器学习的BiFeO3-PbTiO3-BaTiO3固溶体居里温度预测[J]. 无机材料学报, 2022, 37(12): 1321. Zhixiang JIAO, Fanhao JIA, Yongchen WANG, Jianguo CHEN, Wei REN, Jinrong CHENG. Curie Temperature Prediction of BiFeO3-PbTiO3-BaTiO3 Solid Solution Based on Machine Learning[J]. Journal of Inorganic Materials, 2022, 37(12): 1321.

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