借助机器学习搜索四元Heusler合金中的高自旋极化铁磁材料

来源 :华东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaozhanlong
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在自旋电子学研究中,一直期望能找到更多高度自旋极化的材料,并且具有高于室温的居里温度以保证在日常中使用。当前,机器学习正在成为帮助材料设计和挖掘的重要方法,受到广泛重视和应用。把机器学习用于自旋电子学材料研究,有助于加快研究的步伐。本文采用机器学习方法结合高通量第一原理计算,在四元Heusler合金中寻找高自旋极化,居里温度高的稳定材料。通过使用开放量子材料数据库中收集的约43000种材料训练、验证和测试机器学习模型,以找到结构与稳定性之间的关系。研究中运用最近邻回归、决策树回归、随机森林回归和深度神经网络等机器学习方法,采用已得到的数据集,通过使用多种指标(如皮尔逊相关系数、决定系数和平均绝对误差)对这些模型的性能进行了统计评估。对比后发现,深度神经网络模型取得了0.99的皮尔逊相关系数,平均绝对误差仅0.021 e V/atom,表现最好。在此基础上,最终采用基于深度神经网络模型的机器学习方法进行研究。使用已经获得的性能最佳的深度神经网络模型对24480种候选材料进行筛选,得到了4651种有可能经实验合成且稳定存在的四元Heusler材料。然后利用基于密度泛函理论的第一原理计算方法对这4651种材料进行高通量计算,发现了189种可能的高自旋极化率材料,包括149种半金属,15种磁性半导体以及25种自旋无带隙半导体。进一步通过平均场理论估算居里温度,发现这些材料中有144种材料高于或接近室温。最终,进一步对得到的16种温度最高的磁性半金属和磁性半导体材料的声子谱进行研究,发现这些自旋电子学材料均是动力学稳定的。这些结果表明论文工作设计的这一套流程是可行的,能够充分利用现有开放数据库资源使用机器学习做数据挖掘,从而高效低成本地进行自旋电子学材料的研究,帮助提高自旋电子学材料的设计和开发效率。
其他文献
报纸
报纸
类风湿性关节炎(Rheumatoid Arthritis,RA)是一种针对多个关节的慢性自身免疫性疾病。患者的免疫系统对关节囊内的滑膜发起攻击,造成滑膜的炎症,如果对滑膜炎不加以治疗,会导致邻近软骨和骨组织不可逆转的损害,最终造成关节畸变和功能丧失。滑膜体积与RA组织学的炎症标志物高度相关,对治疗效果反应敏感,可预测骨质侵蚀的进展,较好地评价疾病活动。膝关节为RA常见累及关节,对膝关节滑膜的精准分
学位
随着科学技术的发展,具有多元合金成分的各种合金材料在航空航天、工业、医疗各个领域发挥着越来越重要的作用。为了成型和结构调控,人们需要对金属材料进行塑性变形,但是超高的合金化使多元合金变形困难。因此,人们往往使用高温工艺来提高这些合金材料的变形能力,但是会带来严重的氧化和材料缺陷。近年来的研究表明,脉冲电流能够降低金属变形中的流动应力,进而提高金属的塑性变形能力。因此,利用电塑性变形有望解决多元金属
学位
在磁共振实验中,保持发射机和接收机相位相干,对于获取磁共振信号正确的相位信息,实现正确的相位编码和信号累加来说至关重要。在传统的磁共振仪器中,发射机和接收机采用同一个模拟频率源产生射频脉冲和正交检波本振信号,较容易保持相位相干。在现代数字磁共振仪器中,发射机和接收机的频率源均采用直接数字频率合成(Direct Digital Synthesis,DDS)技术进行设计,该方法在提高性能、降低成本的同
学位
T-S模糊模型能用少量的模糊规则逼近较复杂的非线性函数,这在处理多变量系统时有巨大的优越性。而与正常模型相比,广义系统因其与复杂系统的高度兼容和显著的物理特性保持能力而受到广泛关注。另一方面,随着对混合系统研究的不断深入,切换系统越来越受到人们的重视,它能有效地模拟受突变干扰的实际系统,近年来也得到了许多有意义的结果。因此本文主要研究了广义T-S模糊Markov跳变时滞系统的稳定性分析问题,本文的
学位
帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是一种中老年人常见的神经退行性疾病,中晚期患者常合并有冻结步态(Freezing of gait,FOG),作为一种发作性步态障碍,FOG主要表现为行走时双足有粘地感,常在起步、转身、经过狭窄空间时诱发,患者的跌倒风险明显增加,健康相关生活质量显著下降。伴有FOG的PD患者运动功能受损更明显,往往合并有认知及情感障碍,严重影响了患者的生活质量
学位
自旋电子学利用电子的自旋自由度处理信息数据,由于其高运行速度和低功耗在量子计算和信息存储领域得到了广泛的关注。具有本征磁性和高自旋极化率的二维磁性半金属材料,在高性能磁存储器和自旋电子器件等领域有很大的应用前景。具有高居里温度的磁性材料可以在实际应用中有效地工作,但是目前报道的大多数二维本征磁性材料不具有高居里温度或者不能以单层形式稳定存在,这使得它们在实际应用中受到了极大的限制。因此,寻找既稳定
学位
目的:探索控制营养状况(Controlling Nutritional Status,CONUT)评分、WPCBAL评分、预后营养指数(Prognostic Nutritional Index,PNI)等3种预后评分系统对晚期肺癌患者生存时间的预测效能。方法:收集2018年12月—2021年12月在山东省第一医科大学附属肿瘤医院住院期间发生死亡,且具有评估所需全部数据的138例晚期肺癌患者的相关资
期刊
期刊