物性物理学II - 教養学部 - 東京大学授業カタログ

物性物理学II

バンド理論の基礎と応用並びに電子輸送現象入門

さまざまな物性の理解ための基本的概念であるバンドvsボンドの考え方と，電子のダイナミクスに関して，物性物理学I（３年夏学期）の内容を受けて講義する。統合自然科学科の物性物理関連の講義の中核をなす講義である。量子力学I,IIや物性物理学Iを理解していることが望ましいが，そうでなくとも講義に参加できるよう，配慮するつもりである。また，同じ学期に開講されている物性物理学演習Iと連携をとりながら，場合によっては，演習の時間も設ける。

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授業計画

（１）導入の復習：自由電子モデルによる物性の理解－その成果と限界－　（２）バンド理論とその発展－完全結晶中の電子状態－：周期ポテンシャル中の電子の量子論，ほとんど自由な電子の近似，バンド構造，タイトバインディング近似，より進んだ扱い，ファンホーブ特異点，なぜ電気を流す物質とそうでないものがあるのか？，実際の結晶のバンド構造，半金属，なぜSiで発光デバイスができないのか？など　（３）固体中の電子の運動の法則：半古典近似となぜ？結晶運動量，有効質量，様々な輸送現象（ブロッホ振動，サイクロトロン共鳴など），電子分布を考慮した扱い（ボルツマン方程式），フルに量子論的な扱い（久保公式）など　（４）固体中のランダムネス：点欠陥，IV属半導体中の浅い不純物（半導体の物理と応用），不純物半導体の進んだ話題（不純物伝導，モット転移，アンダーソン局在）など　（５）電子相関入門―「凝縮系の物理」へのつなぎ―：ハートリー・フォック近似と交換相互作用，スピンハミルトニアンと磁性物理入門，銅酸化物高温超伝導体など