标题：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（原文链接）

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：

1. 建模功能

• 支持任意维度、形状和边界条件的紧束缚模型
• 支持空位、掺杂、形变等缺陷和施加电场、磁场
• 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
• 内置Slater-Koster公式表，支持构建相应的紧束缚模型
• 内置自旋轨道耦合公式表，支持各类形式的自旋轨道耦合
• 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
• 内置与Wannier90接口，可直接从Wannier90输出文件导入紧束缚模型
• 内置与LAMMPS接口，可直接从LAMMPS输出文件导入原子构型
• 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

1. 物性计算功能
   • 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
   • 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
   • 通过KPM方法，可计算直流电导率和霍尔电导率
   • 通过格林函数方法，可计算局域态密度
2. 计算效率

• 核心部分采用Cython和Fortran语言编写
• 大量使用稀疏矩阵，显著降低内存消耗
• 支持MKL等高性能数学库
• 支持MPI+OpenMP混合并行，可以充分利用硬件资源

1. 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。

1. TBPLaS软件近年来的主要应用列表

二维晶体	Phys. Rev. X 12, 021055 (2022)、Phys. Rev. Lett. 129, 056803 (2022)、Phys. Rev. B 105, 09411 (2022)、Phys. Rev. B 104, 155110 (2021)、Nanoscale 10, 21918 (2018)、Phys. Rev. Mater. 2, 114011 (2018)、Phys. Rev. B 98, 155411 (2018)、Phys. Rev. B 98, 115117 (2018)、Phys. Rev. B 97, 245410 (2018)、Phys. Rev. B 93, 245433 (2016)、Phys. Rev. B 92, 115440 (2015)、Phys. Rev. B 92, 045437 (2015)、Phys. Rev. B 91, 115436 (2015)、Phys. Rev. B 91, 045420 (2015)、Phys. Rev. Lett. 115, 186801 (2015)、Phys. Rev. Lett. 114, 047403 (2015)
莫尔超晶格	Phys. Rev. B 105, 245415 (2022)、npj Comput. Mater. 8, 73 (2022)、Phys. Rev. B 104, 205104 (2021)、Sci. China: Phys. Mech. Astron. 64, 267811 (2021)、Phys. Rev. B 103, 115431 (2021)、Nat. Commun. 11, 371 (2020)、Phys. Rev. B 102, 241106 (R) (2020)、Phys. Rev. B 102, 235418 (2020)、2D Mater. 4, 021001 (2017)
准晶	Phys. Rev. B 105, 075121 (2022)、Phys. Rev. B 105, 125403 (2022)、Phys. Rev. B 102, 115123 (2020)、Phys. Rev. B 102, 045113 (2020)、npj Comput. Mater. 5, 122 (2019)
分形	Phys. Rev. B 105, 205433 (2022)、Phys. Rev. B 102,075440 (2020)、Phys. Rev. B 102, 245425 (2020)、Phys. Rev. B 101, 045413 (2020)、Phys. Rev. B 99, 075402 (2019)、Phys. Rev. B 97, 205434 (2018)、Phys. Rev. B 96, 235438 (2017)、Phys. Rev. B 93, 115428 (2016)

参考文献：TBPLaS: a Tight-Binding Package for Large-scale Simulation, Y. Li, Z. Zhan, Y. Li, X. Kuang, and S. Yuan, Computer Physics Communications 285, 108632 (2023).

软件主页：www.tbplas.net

寇享代码：https://code.koushare.com/#/code/codeDetail?codeId=308

联系邮箱：s.yuan@whu.edu.cn

开发人员：武汉大学物理科学与技术学院袁声军教授课题组http://yuan.whu.edu.cn/

开源类型：BSD 3-Clause

用户交流QQ群: 327153928