TBPLaS：用于大规模模拟的紧束缚软件包
材料科学
2022-11-28 v2 无序系统与神经网络
介观与纳米尺度物理
计算物理
摘要
TBPLaS 是一个开源软件包，利用紧束缚（TB）理论对任意几何与维度的物理系统进行精确模拟。它具有直观的面向对象 Python 应用接口（API）以及用于性能关键部分的 Cython/Fortran 扩展，兼顾灵活性与效率。在底层，数值计算主要由精确对角化和无需对角化的紧束缚传播方法（TBPM）执行。特别地，TBPM 基于含时 Schrödinger 方程的数值求解，在内存与 CPU 开销上均实现随系统大小的线性标度。因此，TBPLaS 为计算具有数十亿原子轨道的大型紧束缚模型的电子、输运和光学性质提供了数值上廉价的方法。TBPLaS 当前能力包括能带结构、态密度、局域态密度、准本征态、光学电导率、电导率、Hall 电导率、极化函数、介电函数、等离激元色散、载流子迁移率与速度、局域化长度和自由程、Z2 拓扑不变量、波包传播等的计算。所有性质仅需几行代码即可获得。得益于其可扩展和模块化的特性，其他涉及紧束缚哈密顿量的算法也可轻松实现。本文中，我们讨论 TBPLaS 的理论框架、实现细节和通用工作流，并给出若干应用演示。
引用
@article{arxiv.2209.00806,
title = {TBPLaS: a Tight-Binding Package for Large-scale Simulation},
author = {Yunhai Li and Zhen Zhan and Xueheng Kuang and Yonggang Li and Shengjun Yuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.00806},
year = {2022}
}
备注
54 pages, 16 figures