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基于机器学习的超导临界温度预测研究

材料导报 2023年

作者：刘城城王炫东蔡味东杨佳慧苏航中国钢研科技集团有限公司数字化研发中心钢铁研究总院工程用钢研究所

过低的超导临界温度(Tc)一直是限制超导材料广泛应用的主要原因，因此如何设计出具有较高Tc的合金是超导材料发展的关键步骤。本文以机器学习算法为工具，基于两种特征生成器和9种回归算法，建立了预测Tc的数据驱动模型，提高了新型超... 详细信息

过低的超导临界温度(Tc)一直是限制超导材料广泛应用的主要原因，因此如何设计出具有较高Tc的合金是超导材料发展的关键步骤。本文以机器学习算法为工具，基于两种特征生成器和9种回归算法，建立了预测Tc的数据驱动模型，提高了新型超导合金的研发效率。结果表明，极端随机树算法(etr)和Magpie规则的预测效果最好，决定系数(R2)和平均绝对误差(MAE)在测试集上分别能达到0.88和2.21 K。为降低模型的复杂程度，对生成的特征通过过滤法和穷举法进行特征筛选，再结合特征的重要性排序，得到对Tc影响最大的三种特征分别是电负性的平均绝对偏差，平均未填充电子数和平均s层未填充电子数。以三种特征为变量，建立Tc的预测图谱，发现在平均s层未填充电子数=0.2～0.6，电负性的平均绝对偏差=0.5～1.2，平均未填充电子数=0～5时，材料有着大于50 K的Tc，为新型超导合金的成分设计提供方向。

关键词：超导临界温度机器学习特征选择

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分形结构对超导临界温度影响的理论研究

低温物理学报 1993年第3期 161-166页

作者：辛厚文廖结楼阳立志中国科技大学近代化学系结构分析开放实验室

本文用分形结构上的分形子取代周期结构上的声子和强耦合超导理论中的McMillan公式,研究了分形结构对超导临界温度的影响,得到了两个新的结果。（1）分形结构与周期结构超导临界温度之比(（T;）/T;)随分维数d;而变化的关系;（2）分形结... 详细信息

本文用分形结构上的分形子取代周期结构上的声子和强耦合超导理论中的McMillan公式,研究了分形结构对超导临界温度的影响,得到了两个新的结果。（1）分形结构与周期结构超导临界温度之比(（T;）/T;)随分维数d;而变化的关系;（2）分形结构与周期结构超导临界温度之比(（T;）/T;)随它们正常态电阻率之比(（p;）/p)而变化的关系。

关键词：分形结构周期结构分形子超导临界温度超导转变温度

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大面积高温超导薄膜临界温度无损伤测试

低温物理学报 2003年第S1期25卷 151-154页

作者：马永昌周铁戈阎少林何明路荣涛方兰赵新杰南开大学电子科学系南开大学电子科学系天津300071

我们设计并制作了高温超导薄膜无损伤超导转变温度Tc 测试系统 ,可以在直径 2英寸范围内同时测量 1 3个位置上的Tc.测试过程中可以用图形或数字监视薄膜的超导转变 ,方便可靠 .系统采用液氮制冷 ,测试速度快 ,测量误差约± 0 .2K .对于... 详细信息

我们设计并制作了高温超导薄膜无损伤超导转变温度Tc 测试系统 ,可以在直径 2英寸范围内同时测量 1 3个位置上的Tc.测试过程中可以用图形或数字监视薄膜的超导转变 ,方便可靠 .系统采用液氮制冷 ,测试速度快 ,测量误差约± 0 .2K .对于直径 2英寸或小于 2英寸薄膜的Tc,本系统是一套实用可靠的测量设备 .

关键词：无损伤超导转变温度超导临界温度次级线圈

Bi2Sr2CaCu2O8+δ单晶超导临界温度的各向异性

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低温物理学报 2001年第4期23卷 275-279页

作者：冯双久周海东李广时亮孙学峰李晓光材料科学与工程系中国科学技术大学结构分析开放研究实验室

研究了具有不同氧含量的Bi2 Sr2 CaCu2 O8+δ单晶超导临界温度的各向异性 .通过测量沿ab面和c轴的电阻率发现 ,在轻欠掺杂到过掺杂区域 ,单晶沿ab面和c轴的Tc 值是比较接近的 ,但在重欠掺杂区 ,沿ab面的Tc 值比c轴的Tc 明显高 .从平衡... 详细信息

研究了具有不同氧含量的Bi2 Sr2 CaCu2 O8+δ单晶超导临界温度的各向异性 .通过测量沿ab面和c轴的电阻率发现 ,在轻欠掺杂到过掺杂区域 ,单晶沿ab面和c轴的Tc 值是比较接近的 ,但在重欠掺杂区 ,沿ab面的Tc 值比c轴的Tc 明显高 .从平衡态的相位涨落模型可以得到 ,由于涨落效应对c轴的临界电流密度的压制作用比对ab面的要强 ,导致了Tc 的各向异性 .但这种模型无法解释重欠掺杂超导体中ab面和c轴的Tc 如此大的差别 .我们认为重欠掺杂超导体中的相位涨落行为不同于其他掺杂超导体中的行为 ,实验和理论上都值得进一步深入研究 .

关键词：超导临界温度平衡态临界电流密度超导转变温度平衡状态(热力学) 相位涨落超导体涨落效应 Bi2Sr2CaCu2O 晶形单晶 Sr

碳含量对Y-Ni-B-C超导相的形成与临界温度的影响

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物理学报 1999年第S1期48卷 56-61页

作者：王芳卫严启伟袁鹏沈保根张泮霖中国科学院物理研究所与凝聚态物理中心磁学国家重点实验室北京100080

报道ＴｈＣｒ２Ｓｉ２型结构的四元金属间化合物Ｙ２Ｎｉ２Ｂ２Ｃｘ的形成与超导电性．当碳配比含量ｘ＝０－９ —１－２时，电弧熔炼的合金结晶为较好的ＹＮｉ２Ｂ２Ｃ单相．当ｘ＜０－８或ｘ＞１－２时，合金中虽仍以Ｙ... 详细信息

报道ＴｈＣｒ２Ｓｉ２型结构的四元金属间化合物Ｙ２Ｎｉ２Ｂ２Ｃｘ的形成与超导电性．当碳配比含量ｘ＝０－９ —１－２时，电弧熔炼的合金结晶为较好的ＹＮｉ２Ｂ２Ｃ单相．当ｘ＜０－８或ｘ＞１－２时，合金中虽仍以ＹＮｉ２Ｂ２Ｃ为主相，但杂相明显增加．超导转变温度Ｔｃ随碳含量增加明显分为两个台阶．ｘ ≤０－８时，Ｔｃ约为１２－５Ｋ；ｘ ≥０－９时，Ｔｃ约为１５Ｋ．

关键词：超导相碳含量超导温度晶胞参数超导临界温度超导转变温度凝聚态物理国家重点实验室四元金属间化合物中国科学院

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超导临界温度理论(Ⅱ)

物理学报 1978年第1期31卷 85-93页

作者：龚昌德吴杭生蔡建华蔡俊道吉光达

在文献[1]中,我们导出了超导临界温度T_c的一个严格级数表式。本文讨论这个级数的收敛范围,以及通过解析延拓来扩展收敛范围的可能性。结论是:我们的T_c级数(指文献[1]原来的级数,或者经过延拓后的级数)在∞>λ>λ_0的整个范围内,都是... 详细信息

在文献[1]中,我们导出了超导临界温度T_c的一个严格级数表式。本文讨论这个级数的收敛范围,以及通过解析延拓来扩展收敛范围的可能性。结论是:我们的T_c级数(指文献[1]原来的级数,或者经过延拓后的级数)在∞>λ>λ_0的整个范围内,都是收敛的。这里λ_0是Matsubara表象中使决定T_c的方程具有正实数解的最小的λ值。实际上,就是库仑赝势。因此,这就是说,也许除了少数非常弱耦合的超导体以外,我们的T_c级数,能适用于一切超导体。

关键词：级数弱耦合实轴奇点点(数学) 声子谱反函数方程超导临界温度超导转变温度解析性质正实数延拓一级近似超导体

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超导临界温度理论(Ⅲ)

物理学报 1979年第3期 393-405页

作者：蔡俊道吉光达吴杭生蔡建华龚昌德中国科学院物理研究所中国科学技术大学南京大学

本文定出超导临界温度Tc级数公式（1）的前几项系数。对于形式为 α2F（ω）=λω/2[a1δ（ω-ω1）+（1-a1）δ（ω-ω2）]的双δ型有效声子谱及若干具体材料的谱,将级数公式计算的Tc与Allen-Dynes公式（以下简称A-D公式）及Eliashber... 详细信息

本文定出超导临界温度Tc级数公式（1）的前几项系数。对于形式为 α2F（ω）=λω/2[a1δ（ω-ω1）+（1-a1）δ（ω-ω2）]的双δ型有效声子谱及若干具体材料的谱,将级数公式计算的Tc与Allen-Dynes公式（以下简称A-D公式）及Eliashberg方程的数值解作了比较。计算表明,当级数（1）收敛时,级数公式计算的结果较A-D公式更接近于数值解。此外,本文还给出了一个近似的Tc级数公式,得到了估计该Tc级数收敛半径的方法,并计算了若干材料的收敛半径值。因此,可估计级数公式（1）的适用范围。

关键词：数值解方程超导临界温度收敛半径数值分析超导转变温度级数解

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超导临界温度级数公式的应用

物理学报 1979年第6期 853-864页

作者：吉光达蔡俊道中国科学院物理研究所

从超导临界温度级数公式(1)出发,得到了B类超导体同位素效应的表达。在μ=0及μ≠0时,我们得到了T_c上限的级数表达式,其结果与数值解符合甚好。最后,在μ=0时,讨论了T_c与各种谱参数的关系。由级数表达式可以清楚地看出,当固定不同参数... 详细信息

从超导临界温度级数公式(1)出发,得到了B类超导体同位素效应的表达。在μ=0及μ≠0时,我们得到了T_c上限的级数表达式,其结果与数值解符合甚好。最后,在μ=0时,讨论了T_c与各种谱参数的关系。由级数表达式可以清楚地看出,当固定不同参数时,T_c的行为完全不同,从而统一解释了不同作者关于声子谱对T_c影响的不同结论。我们着重指出,在大多数情况下,级数公式(1)仅取前两项,可作为数值解的很好近似,从而大大简化了级数公式。预计可以由此简化公式出发研究其它问题。

关键词：超导体同位素效应超导态数值分析数值解级数超导转变温度超导临界温度声子谱

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超导临界温度理论(Ⅲ)

中国科学 1979年第6期 563-571页

作者：蔡俊道吉光达吴杭生蔡建华龚昌德中国科学院物理研究所中国科学技术大学南京大学

本文给出文献[1]导出的T_c级数的前几个系数,用我们的级数公式计算了超导临界温度T_c,并且与Allen-Dynes公式和Eliashberg方程的数值解作了比较,结果表明,当级数收敛时,用级数公式求出的超导临界温度T_c较Allen-Dynes公式更接近于数值... 详细信息

本文给出文献[1]导出的T_c级数的前几个系数,用我们的级数公式计算了超导临界温度T_c,并且与Allen-Dynes公式和Eliashberg方程的数值解作了比较,结果表明,当级数收敛时,用级数公式求出的超导临界温度T_c较Allen-Dynes公式更接近于数值解结果,此外文中还给出了估计T_c级数收敛半径的一个方法。

关键词：数值解数值分析级数解方程超导临界温度超导转变温度