到達目標
（1）自由電子論の基礎概念について理解できる。
（2）バンド理論と自由電子論の違いについて理解できる。
（3）ボルツマン方程式による電気伝導率の求め方，および金属の電気抵抗率の温度依存性について理解できる。
【教育目標】C
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
| 自由電子論 | 自由電子論の基礎概念について理解できる。 | 自由電子論の基礎概念についてほぼ理解できる。 | 自由電子論の基礎概念について理解できない。 |
| バンド理論 | バンド理論と自由電子論の違いについて理解できる。 | バンド理論と自由電子論の違いについてほぼ理解できる。 | バンド理論と自由電子論の違いについて理解できない。 |
| 固体中の電気伝導 | ボルツマン方程式による電気伝導率の求め方，および金属の電気抵抗率の温度依存性について理解できる。 | ボルツマン方程式による電気伝導率の求め方，および金属の電気抵抗率の温度依存性についてほぼ理解できる。 | ボルツマン方程式による電気伝導率の求め方，および金属の電気抵抗率の温度依存性について理解できない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
本科目では，固体の電子状態や電気伝導に関する概念や知識を扱う。
学習内容を大きく分けると，次の3つに分類される：(1)自由電子論（9章），(2)バンド理論（10章），(3)固体中の電気伝導（11章）。
第一原理計算の実習も実施する。
授業の進め方・方法:
教室での座学授業。
第9週と第10週で第一原理計算の実習も実施する。
注意点:
【事前学習】
授業内容を確認し，授業項目に該当する教科書や授業資料を一読しておくこと。
【評価方法・評価基準】
演習問題レポート（75％）と第一原理計算実習レポート（25%）で評価する。総合成績60点以上を単位取得とする。
詳細については，第1回目の講義で告知する。
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
ガイダンス
11.3オームの法則
11.4電気伝導度の古典的な扱い |
電気伝導度の古典的な扱いについて理解できる。
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| 2週 |
9.1自由電子モデル
9.1.13次元自由電子モデル
9.1.2周期的境界条件の適用 |
3次元自由電子モデルについて理解できる。
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| 3週 |
9.1.3絶対零度におけるフェルミ統計
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絶対零度におけるフェルミ統計について理解できる。
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| 4週 |
11.5ボルツマン方程式による電気伝導度の扱い
11.5.1ボルツマン方程式
11.5.2ボルツマン方程式から導かれる電気伝導率 |
ボルツマン方程式による電気伝導度の扱いについて理解できる。
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| 5週 |
11.6格子振動による散乱
11.7不純物による散乱
11.8金属の電気抵抗率の温度依存性 |
金属の電気抵抗率の温度依存性について理解できる。
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| 6週 |
11.9ホール効果 |
ホール効果について理解できる。
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| 7週 |
9.2状態密度，電子のエネルギー分布
9.2.1状態密度
9.2.2T>0Kにおける自由電子のエネルギー分布 |
電子状態密度について理解でききる。
フェルミ分布の温度依存性について理解できる。
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| 8週 |
9.2.3次元数と状態密度の関係
9.2.4電子比熱 |
電子状態密度の関数形の次元による違いについて理解できる。
電子比熱が古典的な理想気体の比熱とは異なることを理解できる。
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| 4thQ |
| 9週 |
第一原理計算実習1 |
第一原理計算コードを用いた電子バンド（状態密度，分散曲線）の求め方について理解できる。
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| 10週 |
第一原理計算実習2 |
第一原理計算コードを用いたフォノンバンド（状態密度，分散曲線）の求め方について理解できる。
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| 11週 |
10.1バンドについての概説
10.1.1導体・絶縁体・半導体の違い |
導体・絶縁体・半導体の違いについて理解できる。
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| 12週 |
10.3ブロッホの定理 |
ブロッホの定理について理解できる。
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| 13週 |
10.5強結合近似によるバンド理論の導出 |
強結合近似によるバンド理論の導出について理解できる。
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| 14週 |
11.1結晶中での電子の運動 |
電子バンドの分散曲線からの電子速度や有効質量の求め方について理解できる。
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| 15週 |
11.2正孔 |
正孔という概念について理解できる。
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| 16週 |
まとめ |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
| 分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
評価割合
| 演習問題レポート（9章，10章，11章） | 第一原理計算実習レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 75 | 25 | 100 |
| 基礎的能力 | 40 | 10 | 50 |
| 専門的能力 | 35 | 15 | 50 |