DOI
10.34229/KCA2522-9664.26.3.16
УДК 004.852; 519.676
І.В. БОЙКО
Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль,
Україна, 
boyko.i.v.theory@gmail.com
О.А. ПАСТУХ
Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль,
Україна, ol_pas@tntu.edu.ua
ЧИСЛОВІ МЕТОДИ ЙМОВІРНІСНОЇ ІДЕНТИФІКАЦІЇ
ПРОСТОРОВИХ ХАРАКТЕРИСТИК НИЗЬКОВИМІРНИХ СИСТЕМ
З ВИКОРИСТАННЯМ МАШИННОГО НАВЧАННЯ
Анотація. Розроблено загальну методологію ідентифікації просторових характеристик низьковимірних систем з довільними геометричними конфігураціями з використанням методів машинного навчання до наборів даних, отриманих унаслідок експериментальних вимірювань. Розвинено числовий підхід, який реалізує математичні моделі для спектральних проблем і дає змогу уніфіковано подавати вхідні дані навчальних наборів даних у вигляді нормованих табличних залежностей. Навчену на 560 наборах даних нейронну мережу застосовано для ідентифікації прецизійних параметрів наносистем та їхнього конфайнменту. Отримано результати, що порівняно із результатами на основі використання прямих числових методів характеризуються меншим у 30–40 разів обчислювальним часом та стабільно високою точністю. Розроблений підхід має перспективи застосування як засіб, що автоматизує роботу із великими обсягами експериментальних та розрахункових даних, у нанотехнологіях та електроніці.
Ключові слова: машинне навчання, нейронна мережа, низьковимірні системи, наноструктури.
повний текст
СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ
- 1. Heckelmann I., Bertrand M., Forrer A. et all. Measurement of sub-Poissonian shot noise in a quantum cascade detector. Applied Physics Letters. 2024. Vol. 124, N 19. Article number 190601. https://doi.org/10.1063/5.0196803.
- 2. Hillbrand J., Krger L.M., Dal Cin S., Kntig H. et al. High-speed quantum cascade detector characterized with a mid-infrared femtosecond oscillator. Optics Express. 2021. Vol. 29, N 4. P. 5774–5781. https://doi.org/10.1364/OE.417976.
- 3. Jia F., Addamane S.J., Reno J.L., Kumar S. High-power 2.2 THz quantum-cascade laser with sixth-order distributed feedback. Applied Physics Letters. 2025. Vol. 126, N 26. Article number 261101. https://doi.org/10.1063/5.0273563.
- 4. Wang L., Lin T.-T., Wang K., Hirayama H. Clean three-level direct-phonon injection terahertz quantum cascade laser. Applied Physics Letters. 2023. Vol. 122, N 22. Article number 221103. https://doi.org/10.1063/5.0138948.
- 5. Zheng X., Yang Y., Zhang Q., Li J., Liu X. Band bending induced resonant tunneling in ferroelectric tunnel junctions. Applied Physics Letters. 2022. Vol. 121, N 13. Article number 132902. https://doi.org/10.1063/5.0106693.
- 6. Nikoulis G., Grammatikopoulos P., Steinhauer S., Kioseoglou J. NanoMaterialsCAD: Flexible software for the design of nanostructures. Advanced Theory and Simulations. 2021. Vol. 4, N 1. Article number 2000232. https://doi.org/10.1002/adts.202000232.
- 7. Sastri O.S.K.S., Sharma A., Awasthi A. Constructing inverse scattering potentials for charged particles using a reference potential approach. Physical Review C. 2024. Vol. 109. Article number 064004. https://doi.org/10.1103/PhysRevC.109.064004.
- 8. Boyko I., Petryk M., Lebovka N. Application of the Lewis–Riesenfeld quantum mechanical invariant method for description of electron tunneling transport in nitride multilayer quantum well nanostructures. Physics Letters A. 2023. Vol. 489. Article number 129152. https://doi.org/10.1016/j.physleta.2023.129152.
- 9. Strikwerda J.C. Finite Difference schemes and partial differential equations. Pacific Grove, CA: Wadsworth & Brooks/Cole, 1989, 435 p.
- 10. Quantum Optoelectronics Group. (n.d.). Journal articles. Retrieved November 27, 2025, from https://qoe.ethz.ch/publications-and-awards/journal-articles.html.
- 11. Boyko I.V. Analytical method for calculation of the potential profiles of nitride-based resonance tunneling structures. Condensed Matter Physics. 2018. Vol. 21, N 4. Article number 43701. https://doi.org/10.5488/CMP.21.43701.
- 12. Nextnano GmbH. (n.d.). nextnanomat: Front end & workflow manager. URL: https://www.nextnano.com/products/nextnanomat.php.
- 13. Vardi A., Sakr S., Mangeney J. et al. Femto-second electron transit time characterization in GaN/AlGaN quantum cascade detector at 1.5 micron. Applied Physics Letters. 2011. Vol. 99. Article number 202111. https://doi.org/10.1063/1.3660583.
- 14. Beeler M., Bougerol C., Bellet-Amalric E., Monroy E. Terahertz absorbing AlGaN/GaN multi-quantum-wells: Demonstration of a robust 4-layer design. Applied Physics Letters. 2013. Vol. 103. Article number 091108. https://doi.org/10.1063/1.4819950.
- 15. Durmaz H., Nothern D., Brummer G. et al. Terahertz intersubband photodetectors based on semi-polar GaN/AlGaN heterostructures. Applied Physics Letters. 2016. Vol. 108. Article number 201102. https://doi.org/10.1063/1.4950852.
- 16. Sakr S., Giraud E., Tchernycheva M. et al. A simplified GaN/AlGaN quantum cascade detector with an alloy extractor. Applied Physics Letters. 2012. Vol. 101. Article number 251101. https://doi.org/10.1063/1.4772501.
- 17. Wang D., Chen Z., Su J. et al. Controlling phase-coherent electron transport in III-nitrides: Toward room temperature negative differential resistance in AlGaN/GaN double barrier structures. Advanced Functional Materials. 2021. Vol. 31, N 8. Article number 2007216. https://doi.org/10.1002/adfm.202007216.
