Прогнозирование длины волны возбуждения люминофоров на основе машинного обучения

Разработан алгоритм машинного обучения на основе простых люминесцентных материалов для прогнозирования длин волн возбуждения с максимально возможной точностью с использованием легкодоступных основных алгоритмов регрессора CatBoost, множественной линейной регрессии (MLR) и искусственной нейронной сети (ANN). Алгоритмы ANN и MLR имеют более высокие средние значения абсолютной ошибки как в обучающих, так и в тестовых наборах данных. Алгоритм CatBoost превосходит другие алгоритмы с точки зрения среднего значения абсолютной процентной разницы 0.302136 % в наборе обучающих данных. Алгоритм CatBoost демонстрирует наименьшую среднеквадратическую ошибку 1.680768 нм в наборе обучающих данных и его прогнозы имеют меньшее среднее отклонение от фактических значений.

1. G. Blasse, A. Grabmaier, Luminescence Materials, Springer Verlag, Berlin Heidelberg (1994).

2. K. N. Shinde, S. J. Dhoble, Crit. Rev. Solid State Mater. Sci., 39, No. 6, 459–479 (2014).

3. H. Terraschke, C. Wickleder, Chem. Rev., 115, 11352–11378 (2015).

4. Y. Zhang, W. Xu, G. Liu, Z. Zhang, J. Zhu, M. Li, PLoS One, 16, No. 8, e0255637 (2021).

5. Pamir, N. Javaid, M. Akbar, A. Aldegheishem, N. Alrajeh, E. A. Mohammed, IEEE Access, 10, 121886–121899 (2022).

6. Y. Zhang, Z. Zhao, J. Zheng, J. Hydrology, 588, 125087 (2020).

7. Z. Jiang, J. Hu, B. L. Marrone, G. Pilania, X. Yu, Materials, 13, No. 24, 5701 (2020).

8. H. Tang, Z. Cao, J. Comput. Inf. Syst., 5, 1825–1831 (2009).

9. Z. Deng, Z. X. Qiu, M. M. Zhang, W. L. Zhou, J. L. Zhang, C. Z. Li, C. Y. Rong, L. P. Yu, S. X. Lian, J. Rare Earths, 33, No. 5, 463–468 (2015).

10. G. Li, M. Li, L. Li, H. Yu, H. Zou, L. Zou, S. Gan, X. Xu, Mater. Lett., 65, No. 23-24, 3418–3420 (2011).

11. C. Guo, L. Luan, X. Ding, F. Zhang, F. G. Shi, F. Gao, L. Liang, Appl. Phys. B: Lasers Opt., 95, No. 4, 779–785 (2009).

12. Y. Kang, L. Li, B. Li, J. Energy Chem., 54, 72–88 (2021).

13. I. M. Nagpure, K. N. Shinde, S. J. Dhoble, A. Kumar, J. Alloys Compd., 481, No. 1-2, 632–638 (2009).

14. M. Xie, H. Wei, W. Wu, Inorg. Chem., 58, No. 3, 1877–1885 (2019).

15. S. Zhang, Y. Huang, Y. Nakai, T. Tsuboi, H. J. Seo, J. Am. Ceram. Soc., 94, No. 9, 2987–2992 (2011).

16. Y. K. Su, Y. M. Peng, R. Y. Yang, J. L. Chen, Opt. Mater. (Amst.), 34, No. 9, 1598–1602 (2012).

17. S. S. Yao, L. H. Xue, Y. W. Yan, Phys. B: Cond. Mater., 406, No. 2, 250–253 (2011).

18. H. Ji, Z. Huang, Z. Xia, M. S. Molokeev, V. V. Atuchin, M. Fang, Y. Liu, J. Phys. Chem. C, 119, No. 4, 2038–2045 (2015).

19. C. H. Huang, T. M. Chen, Opt. Express, 18, No. 5, 5089–5099 (2010).

20. J. Wang, Z. Zhang, M. Zhang, Q. Zhang, Q. Su, J. Tang, J. Alloys Compd., 488, No. 2, 582–585 (2009).

21. X. Dong, J. Zhang, L. Zhang, X. Zhang, Z. Hao, Y. Luo, Eur. J. Inorg. Chem., 5, 870–874 (2014).

22. Y. Fang, Y. Huang, Y. Cao, G. Zhao, Y. Liu, F. Huang, H. T. Sun, H. Ou, J. Hou, Opt. Mater. Express, 10, No. 5, 1306–1322 (2020).

23. T. T. H. Tam, N. V. Du, N. D. T. Kien, C. X. Thang, N. D. Cuong, N. D. Chien, D. H. Nguyen, P. T. Huy, J. Lumin., 147, No. 3, 358–362 (2014).

24. J. S. Kim, P. E. Jeonny, J. C. Choi, H. L. Park, S. I. Mho, G. C. Kim, Appl. Phys. Lett., 84, No. 15, 2931–2933 (2004).

25. C. H. Huang, T. W. Kuo, T. M. Chen, ACS Appl. Mater. Interf., 2, No. 5, 1395–1399 (2010).

26. S. H. Park, K. H. Lee, S. Unithrattil, H. S. Yoon, H. G. Jang, W. Bin Im, J. Phys. Chem. C, 116, No. 51, 26850–26856 (2012).

27. X. Zhang, F. Moa, L. Zhou, M. Gong, J. Alloys Compd., 575, 314–318 (2013).

28. C. Qin, Y. Huang, L. Shi, G. Chen, X. Qiao, H. J. Seo, J. Phys. D: Appl. Phys., 42, No. 18 (2009).

29. Z. C. Wu, J. X. Shi, J. Wang, M. L. Gong, Q. Su, J. Solid State Chem., 179, No. 8, 2356–2360 (2006).

30. M. Zhang, J. Wang, W. Ding, Q. Zhang, Q. Su, Opt. Mater. (Amst)., 30, No. 4, 571–578 (2007).

31. S. Zhang, Y. Nakai, T. Tsuboi, Y. Huang, H. J. Seo, Chem. Mater., 23, No. 5, 1216–1224 (2011).

32. N. Hirosaki, T. Takeda, S. Funahashi, R. J. Xie, Chem. Mater., 26, No. 14, 4280–4288 (2014).

33. P. Pust, V. Weiler, C. Hecht, Nat. Mater., 13, No. 9, 891–896 (2014).

34. S. Yao, D. Chen, Cent. Eur. J. Phys., 5, 558–569 (2007).

35. S. Dubey, P. Deshmukh, S. Satapathy, M. K. Singh, P. K. Gupta, Lumin., 32, No. 5, 839–844 (2017).

36. T. M. Tolhurst, T. D. Boyko, P. Pust, N. W. Johnson, W. Schnick, A. Moewes, Adv. Opt. Mater., 3, No. 4, 546–550 (2015).

37. I. M. Nagpure, K. N. Shinde, V. Kumar, O. M. Ntwaeaborwa, S. J. Dhoble, H. C. Swart, J. Alloys Compd., 492, No. 1-2, 384–388 (2010).

38. K. N. Shinde, S. J. Dhoble, A. Kumar, J. Rare Earths, 29, No. 6, 527–535 (2011).

39. A. N. Yerpude, S. J. Dhoble, Adv. Mater. Lett., 4, No. 10, 792–796 (2013).

40. W. Pratama, J. Telemat., 7, No. 2, 13–31 (2016).

41. S. J. Dhoble, S. V. Moharil, T. K. Gundu Rao, J. Lumin., 126, No. 2, 383–386 (2007).

42. C. Zhao, X. Yin, Y. Wang, F. Huang, Y. Hang, J. Lumin., 132, No. 3, 617–621 (2012).

43. J. Sun, Y. Sun, H. Du, J. Phys. Chem. Solids, 74, No. 7, 1007–1011 (2013).

44. Y. Zhang, D. Geng, M. Shang, Y. Wu, X. Li, H. Lian, Z. Cheng, J. Lin, Eur. J. Inorg. Chem., 7, No. 25, 4389–4397 (2013).

45. Y. Tian, Y. Wei, Y. Zhao, Z. Quan, G. Li, J. Lin, J. Mater. Chem. C, 4, No. 6, 1281–1294 (2016).

46. G. Feng, W. Jiang, Y. Chen, R. Zeng, Mater. Lett., 65, No. 1, 110–112 (2011).

47. V. B. Pawade, S. J. Dhoble, Opt. Commun., 284, No. 18, 4185–4189 (2011).

48. P. J. Yadav, C. P. Joshi, S. V. Moharil, J. Lumin., 136, 1–4 (2013).

49. Y. Shimomura, T. Honma, M. Shigeiwa, T. Akai, K. Okamoto, N. Kijima, J. Electrochem. Soc., 154, No. 1, J35–J38 (2007).

50. Z. Jiang, Y. Wang, L. Wang, J. Electrochem. Soc., 157, No. 5, J155–J158 (2010).

51. D. Shukla, K. B. Ghormare, S. J. Dhoble, Adv. Mater. Lett., 5, No. 7, 406–408 (2014).

52. K. N. Shinde, S. J. Dhoble, A. Kumar, J. Lumin., 131, No. 5, 931–937 (2011).

53. Y. Chen, X. Cheng, M. Liu, Z. Qi, C. Shi, J. Lumin., 129, No. 5, 531–535 (2009).

54. A. N. Yerpude, S. J. Dhoble, J. Lumin., 132, No. 11, 2975–2978 (2012).

55. B. R. Verma, R. N. Baghel, D. P. Bisen, S. Ghosh, V. Jena, Int. J. Appl. Eng. Res., 14, No. 9, 2162–2166 (2019).

56. S. N. Ogugua, S. K. K. Shaat, H. C. Swart, O. M. Ntwaeaborwa, J. Lumin., 179, 154–164 (2016).

57. X. Zhang, Z. Zhang, H. J. Seo, J. Alloys Compd., 509, No. 14, 4875–4877 (2011).

58. Y. Shi, G. Zhu, M. Mikami, Y. Shimomura, Y. Wang, Mater. Res. Bull., 48, No. 1, 114–117 (2013).

59. C. C. Lin, Y. S. Tang, S. F. Hu, R. S. Liu, J. Lumin., 129, No. 12, 1682–1684 (2009).

60. J. Yu, C. Guo, Z. Ren, J. Bai, Opt. Laser Technol., 43, No. 4, 762–766 (2011).

61. Y. K. Xu, S. Adachi, J. Appl. Phys., 105, No. 1, 013525 (2009).

62. M. Liu, C. Huang, L. Wang, Y. Zhang, X. Luo, Water, 12, No. 11, 3085 (2020).