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【科学代码】TBPLaS:大尺度计算凝聚态物理软件,可用于数十亿原子体系的物性计算

TBPLaS是一款基于紧束缚近似,用于研究大尺度凝聚态物理体系的计算物理软件,由武汉大学袁声军教授课题组开发。该软件主要基于课题组发展的线性标度TBPM方法,通过模拟波函数的含时演化,计算固体电子体系的电学、光学、输运和等离激元性质。TBPM方法绕开传统物性计算中的对角化过程,资源消耗与体系的大小线性相关,模拟尺寸的跨度达到近10个数量级,至数十亿个原子或者更大的复杂量子体系,较传统方法提升至少5-6个数量级。TBPM方法和TBPLaS软件对处理缺陷结构、无周期性结构或者周期很大的超晶格结构都非常有效,同时还可以方便的引入各类形变、衬底、电场和磁场,实现多种物理量的大尺度计算,如态密度、局域态密度、光导率、电导率、极化率、载流子密度、速率、迁移率、平均自由程、局域长度、扩散系数、穿透系数、极化函数、响应函数、介电常数、能量损失谱、等离激元谱、等离激元寿命等。同时,TBPLaS软件还集成了常用的精确对角化、格林函数方法和KPM方法。该软件主要特性包括:01建模功能1支持任意维度、形状和边界条件的紧束缚模型2支持空位、掺杂、形变等缺陷和施加电场、磁场3内置建模工具,可快速构建异质结、转角结构、准晶、分形等复杂模型4内置Slater-Koster公式表,支持构建相应的紧束缚模型5内置自旋轨道耦合公式表,支持各类形式的自旋轨道耦合6内置参数优化工具,可根据DFT能带结构自动构建紧束缚模型7内置与Wannier90接口,可直接从Wannier90输出文件导入紧束缚模型8内置与LAMMPS接口,可直接从LAMMPS输出文件导入原子构型9内置了石墨烯、磷烯、过渡金属二硫族化合物等常见材料的紧束缚模型TBPLaS建模功能示例:(a)分形、(b)准晶、(c)莫尔超晶格和(d)形变02物性计算功能1通过精确对角化方法,可计算能带、态密度、局域态密度、Z2拓扑不变量、极化率、介电函数、光导率等性质2通过TBPM时间演化方法,可计算态密度、局域态密度、光导率、电导率、极化率、载流子密度、速率、迁移率、平均自由程、局域长度、扩散系数、穿透系数、极化函数、响应函数、介电常数、能量损失谱、等离激元谱、等离激元寿命和波函数的实空间演化等性质3通过KPM方法,可计算直流电导率和霍尔电导率4通过格林函数方法,可计算局域态密度03计算效率1核心部分采用Cython和Fortran语言编写2大量使用稀疏矩阵,显著降低内存消耗3支持MKL等高性能数学库4支持MPI+OpenMP混合并行,可以充分利用硬件资源04简单易用TBPLaS提供了一套基于Python语言的用户接口。接口采用面向对象设计,与物理概念联系紧密,学习成本低。接口内部精心设计了参数检查和异常处理机制,可对用户输入的参数做细致深入的检查,并给出详细的出错信息。随软件附带详尽的帮助文档和示例程序,方便用户参考学习。05TBPLaS软件近年来的主要应用列表二维晶体Phys.
2023年2月19日
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活动名称:微纳尺度流动青年学术论坛(第四期)活动时间:2022年9月26日(周一)19:00报告信息:报告人:满怡
2022年9月26日
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2021年11月19日
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等杂志上发表SCI论文共80余篇,总引用超过4200次,H因子33。
2019年6月28日