Інтелектуальний підхід до аналізу заборонених зон у напівпровідникових наноматеріалах
| Автори | Bhagyashree Ashok Tingare1, R.A. Kapgate2, P. William3 , Jaikumar M. Patil4, Tarun Dhar Diwan5 , Prasad M. Patare6, Laxmikant S Dhamande6 |
| Афіліація | 1Department of Artificial Intelligence and Data Science, D Y Patil College of Engineering, Akurdi, Pune 2Department of Mechatronics Engineering, Sanjivani College of Engineering, Kopargaon, MH, India 3Department of Information Technology, Sanjivani College of Engineering, Kopargaon, MH, India 4Department of Computer Science and Engineering, Shri Sant Gajanan Maharaj College of Engineering, Shegaon, SGBAU, Amravati 5Controller of Examination (COE), Atal Bihari Vajpayee University, Bilaspur, India 6Department of Mechanical Engineering, Sanjivani College of Engineering, Kopargaon, MH, India |
| Е-mail | tarunctech@gmail.com |
| Випуск | Том 17, Рік 2025, Номер 4 |
| Дати | Одержано 10 квітня 2025; у відредагованій формі 15 серпня 2025; опубліковано online 29 серпня 2025 |
| Цитування | Bhagyashree Ashok Tingare, R.A. Kapgate, P. William, та ін., Ж. нано- електрон. фіз. 17 № 4, 04027 (2025) |
| DOI | https://doi.org/10.21272/jnep.17(4).04027 |
| PACS Number(s) | 07.05.Mh, 73.20.At |
| Ключові слова | Машинне навчання (6) , заборонені зони у напівпровіднику, наноматеріали (19) , алгоритм White Shark, стійкий до XGBoost (FWS-RXGBoost). |
| Анотація | Аналіз заборонених зон у напівпровідникових наноматеріалах має велике значення для застосування в електроніці. Традиційні підходи мають обмеження в роботі зі складними, нелінійними зв'язками для прогнозування заборонених зон. У роботі пропонується модель FWS-RXGBoost (Fine-Tuned White Shark Algorithm-Resilient XGBoost), яка усуває проблеми, пов'язані з оптимізацією гіперпараметрів XGBoost для більш надійних прогнозів. Використовується набір даних Kaggle про відбитки матеріалів та цільові значення забороненої зони. Для забезпечення точності моделі нормалізація ознак за Z-оцінкою на етапі попередньої обробки стандартизує ознаки, що покращує градієнтне навчання. Оптимізація, натхненна White Shark, досягає балансу між глобальним дослідженням та локальним використанням. Ця модель виявилася більш стійкою до шуму в даних. Були проведені порівняння з моделлю градієнтного бустингу та моделлю Extra Trees. Згідно з показниками RMSE (0,17), MAE (0,10) та R² (0,97), FWS-RXGBoost ефективний для моделювання складних залежностей, пов'язаних з прогнозами забороненої зони. У зв'язку з цим, ці результати показують, що FWS-RXGBoost є надійним, високоточним інструментом для прогнозування ширини заборонених зон напівпровідників і наразі готовий до застосування в будь-яких реальних умовах, де точність є критично важливою. У майбутніх дослідженнях можуть бути використані більш різноманітні набори даних та складні гібридні моделі для розширення можливостей прогнозування. |
|
Перелік посилань English version of article |
Інші статті цього номера
1) Моделювання пробою p-n переходу на основі GaAs з використанням методу молекулярної динаміки [04001-1-04001-6]2) Роль зернограничного зміцнення в збільшенні мікротвердості алюмінієвих сплавів, опромінених сильнострумовим імпульсним пучком електронів [04002-1-04002-6]
3) Теоретичне та експериментальне дослідження імплантату внутрішнього вуха людини з ультразвуковою лінією зв’язку [04003-1-04003-8]
4) Морфологічні та оптичні властивості кремнієвих мікронаноструктур, індукованих коронним розрядом постійного струму за атмосферного тиску [04004-1-04004-7]
5) Похиле падіння E-поляризованих фотонів на нескінченну періодичну ґратку металевих стрічок [04005-1-04005-5]
6) Мікрохвильовий фотомодуляційний метод для неінвазивного аналізу профілів легування в неоднорідних напівпровідникових структурах [04006-1-04006-6]
7) Про підвищення чутливості резонаторного зонда з осьовою симетрією в локальній мік-рохвильовій діагностиці нанорозмірних об'єктів [04007-1-04007-7]
8) Фізична електроніка систем п’єзокерамічних перетворювачів і її залежність від характеру електричного збудження систем [04008-1-04008-1]
9) Покращення здатності датчика на основі ZnO до виявлення газу: вплив статичного потенціалу [04009-1-04009-7]
10) Близькоповерхнева надпровідність у топологічних ниткоподібних кристалах GaSb і Bi2Se3 [04010-1-04010-1]
11) Прогнозування споживання електроенергії за допомогою моделі ARIMA-LSTM [04011-1-04011-4]
12) Вплив електромагнітного та оптичного випромінювання на фізичні та біологічні системи [04012-1-04012-5]
13) Виготовлення біополімерних нанокомпозитних екранів електромагнітних перешкод на основі багаси з цукрової тростини та PVA/PANI/MWCNT, а також оцінка ефективності екранування залежно від різного складу [04013-1-04013-6]
14) Нано-вдосконалені IoT-датчики та гібридні алгоритми планування для розумного сільського господарства: багаторівнева структура для сталого розвитку [04014-1-04014-6]
15) Стабілізація невизначених систем із затримкою у скінченному часі з використанням нового підходу інтегральної нерівності [04015-1-04015-6]
16) Інфляційні космологічні моделі з використанням типів Б’янкі II-IX: математичний підхід [04016-1-04016-5]
17) Сольвотермічний синтез та комплексна характеристика високоякісного оксиду графену [04017-1-04017-5]
18) Портативна антена з пазами та прорізами для медичних застосувань [04018-1-04018-5]
19) Високоізольована компактна чотирипелюсткова UWB MIMO-антена з шестигранним слотом для розширених застосувань 5G та промислового інтернету речей [04019-1-04019-5]
20) Компактна широкосмугова мікросмужкова патч-антена для 5G-зв’язку [04020-1-04020-5]
21) Покращення продуктивності мікросмужкової круглої кільцевої дводіапазонної патч-антени з мінімальним відбиттям для ефективних застосувань бездротового зв’язку [04021-1-04021-5]
22) Ефективна мініатюрна патч-антена для бездротового зв’язку малої дальності [04022-1-04022-5]
23) Y-подібні патчі масивної MIMO-антени для вимірювання продуктивності при застосуванні 6G [04023-1-04023-5]
24) Гібридна мініатюрна надширокосмугова мікросмужкова антена для 5G застосувань та дистанційного зондування [04024-1-04024-5]
25) Покращення продуктивності за допомогою 2 2 одноелементної масивної MIMO-антени у 6G пристроях [04025-1-04025-5]
26) Гнучка широкосмугова антена для застосувань у C-діапазоні та X-діапазонах [04026-1-04026-5]
27) Оптимізація виявлення дефектів в атомних матеріалах з використанням графенового шару [04028-1-04028-5]
28) Підхід до прогнозування ефективності фільтрації в нанокомпозитних мембранах з використанням 2D-матеріалів [04029-1-04029-6]
29) Метод оптимізації для оцінки параметрів сонячних фотоелектричних систем з використанням наноматеріалів [04030-1-04030-5]
30) [04030-1-04030-6]
31) Покращення рентгенотерапії: дослідження наноматеріалів на основі сульфіду вісмуту методом Монте-Карло [04032-1-04032-5]
32) Наномодифікований бетон для екстремальних умов: підвищення довговічності за допомогою нанодобавок та цементної нанотехнології [04034-1-04034-5]
33) Розробка та впровадження безлегуючого MBCFET на основі зарядової плазми з використанням надтонкого Ge для низькопотужних застосувань [04035-1-04035-5]
34) Наночастинки гадолінію: перспективний агент для посилення радіотерапії при низьких концентраціях [04036-1-04036-6]
35) Мікрохвильові поглинальні властивості композитного матеріалу на основі полівінілхлориду та ітрієвого гранату [04037-1-04037-7]
