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並五苯(pentacene)薄膜系統縱向電場調制光譜研究
(2007) 施仁智
我們利用電場調制光譜實驗研究並五苯(pentacene)薄膜結構系統，探討影響電光性質的機制。反射光譜經由電場調制之後，所獲得的調制譜圖有微分結構。藉由吸收譜圖和電場調制光譜的比較，我們可以得到並五苯的四個躍遷能量：1.85eV、1.97eV、2.12eV、2.28eV。藉由史達克效應(Stark effect)理論，我們可以建立微分結構模型來分析譜圖，微分結構模型所擬合的譜形和實驗譜形兩者形狀一樣。在電場調制光譜實驗中，我們分別改變調制電壓和直流偏壓，實驗結果符合史達克效應理論的預測，這表示並五苯樣品在外加電場的情況下，發生史達克效應，是史達克效應主導電場調制光譜的譜形結構。改變並五苯所處的環境溫度，將溫度從25K開始逐漸升高溫度時，調制光譜的光譜強度會隨著溫度升高而逐漸增加。當溫度逐漸接近250K時達到最大值，繼續增加溫度到300K，光譜強度反而變弱。
並五苯/駢苯衍生物(pentacene/PTCDI-C13H27)太陽能電池的電場調制光譜研究
(2008) 徐匯凱; Hsu Hui Kai
本論文研究的主題為並五苯/駢苯衍生物(pentacene/PTCDI-C13)太陽能電池的電場調制光譜。對樣品施加電場產生斯塔克效應(Stark effect)後，將得到調制光譜進行擬合，可得到各個主要結構隨著調制電壓和和外加直流壓，對於不同溫度的變化趨勢。施加交流調制電壓時，躍遷能量1.85 eV、1.97 eV的譜形結構由高斯一次和二次微分譜形所組成，2.12 eV和2.17 eV的譜形結構由高斯一次微分譜形所組成。在外加直流偏壓調制光譜的部份中，當直流偏壓達到反相臨界偏壓時，譜形會有所顛倒，而躍遷能量1.85 eV、1.97 eV和2.17 eV的譜形結構，主要由高斯一次微分函數的譜形所組成，2.56 eV的譜形結構由高斯一次和二次微分譜形所組成。藉由電場調制光譜的譜圖分析，即可得知樣品內部的光學躍遷機制和載子傳輸等訊息。
中學數理師資培育整合型研究計畫(I)
(行政院國家科學委員會, 2008-07-31) 李田英; 金鈐; 曹博盛; 張文華; 楊文金; 黃芳裕; 張俊彥; 童麗珠; 黃福坤; 羅珮華; 洪志明; 陸健榮; 謝豐瑞; 左台益; 張永達; 楊芳瑩
本計劃擬發展中等學校數學與科學(以下簡稱數理)師資的教育學程，第一年將採用問卷調查法、專家座談及訪談等方法，分別搜集中等學校教務主任、實習輔導教師及新進數理教師們對現行中等教育學程之優、缺點之看法，及科學教育、數學教育研究的結果為基礎與師培機構之學者們的理想之數理教育學程，以差距分析法分析現實與理想師資學程之差異。以決定數理教育學程之科目及內容。第二年將以國立臺灣師範大學理學院的學生試用第一年所規劃之數理教育學程，同時發展評量中等學校數理教師專業素養之規準。第三年評量本研究所設計的中等學校數理教育學程之成效。
中學數理師資培育整合型研究計畫(II)
(行政院國家科學委員會, 2009-07-31) 張文華; 張俊彥; 楊芳瑩; 童麗珠; 楊文金; 謝豐瑞; 左台益; 洪志明; 張永達; 曹博盛; 羅珮華; 李田英; 黃芳裕; 黃福坤; 陸健榮; 金鈐
中學數理師資培育整合型研究計畫(III)
(行政院國家科學委員會, 2010-07-31) 李田英; 金鈐; 張俊彥; 黃福坤; 陸健榮; 張文華; 左台益; 謝豐瑞; 洪志明; 曹博盛
中學科學教師之教育學程修習狀況與成效
(國立臺灣師範大學科學教育中心, 2008-08-01) 李田英; 曹博盛; 左台益; 謝豐瑞; 黃福坤; 陸健榮; 張俊彥; 楊芳瑩; 洪志明; 黃芳裕; 張文華; 張永達; 童麗珠; 楊文金; 羅珮華
中學科學教師之教育學程修習狀況與成效
(臺灣師範大學科學教育中心, 2008-08-??) 李田英; 曹博盛; 左台益; 謝豐瑞; 黃福坤; 陸健榮; 張俊彥; 楊芳瑩; 洪志明; 黃芳裕; 張文華; 張永達; 童麗珠; 楊文金; 羅珮華
半導體光電元件特性檢測
(2011) 黃碩億; Huang Shuo-Yi
以研究半導體雷射(Laser diode, LD) 的各項物理特性為例子，把業界自動化的概念跟做法引進教學實驗中。首先藉由光導體(Photoconductor) 對於光的響應建立起一個量化光強度的基準，再以此基準探討雷射光的偏振性質，與雷射的內部量子效率。將建立基準的過程自動化縮短測量時間，並可得到更佳的基準關係。此外，也透過測量發光二極體(Light-emitting diode, LED) 的發光電壓，研究輸入LED的電能轉換成光能的比值，並與普朗克常數(Planck constant)做比較。
基板傾斜砷化銦/砷化鎵量子點之光譜研究
(2006) 林承彥; Cheng Yen Lin
本論文主要探討基板傾斜上經由Stranski-Krastanow成長模式所生成的量子點的成長特性與光學性質。我們分別對基板傾斜2°、6°、10°以及15°樣品進行光調制反射實驗與光致螢光實驗。在光調制反射實驗中，譜圖內有來自濕層與砷化鎵基板的訊號，但是未觀察到明顯的量子點訊號。光致螢光實驗內，我們分別對四組樣品採用改變激發功率與調高溫度的方式，由譜形所產生的變化來探討載子在量子點內的束縛能級間的光學躍遷和載子在不同尺寸的量子點群之間的轉換。我們透過光譜與理論模型所計算出隨量子點尺寸變化的光學躍遷能量值之間的比較，得到對應螢光譜峰的量子點基底長度。由四組基板傾斜樣品個別低溫螢光譜形的高斯擬合結果中，可歸納出當基板傾斜角度增加時，螢光譜峰呈現藍移，顯示出載子在量子點內受到的束縛能量變大，因此樣品上的量子點尺寸隨傾斜基板角度變大而變小。此外，基板傾斜角度變大時，樣品的螢光譜峰強度也相對增強，意味著樣品上的量子點密度也跟傾斜角度增加而變密。
巨磁阻效應教學實驗
(2011) 呂虹萱; Hung-Hsuan Lu
2007年物理諾貝爾獎得獎題目為「巨磁阻效應」。此效應的發現，不但開啟了自旋電子學的大門，而且使磁性記錄的技術有了重大的躍進。為了讓學生在享受科技進步的同時，也能了解背後科學家的努力研究。我們設計了巨磁阻教學實驗，讓學生從操作中去學習巨磁阻效應的原理。實驗開端先設置一線圈，提供線圈電流，達到電生磁的效應，再將巨磁阻感測器放置在線圈內，紀錄巨磁阻感測器的電阻值變化。由外加磁場改變，巨磁阻感測器電阻值隨之改變的情形，向學生引入巨磁阻效應的概念。我們使用一般高中生能理解的電阻串並聯模型，來解釋巨磁阻效應的機制。而更進階的學生，讓他們操作變溫的巨磁阻效應實驗，更深入的探討溫度對巨磁阻效應的影響，以及做磁性材料的一些特性分析。巨磁阻教學實驗的設計，除了達到「學習巨磁阻效應」此主要目的外，仍可讓學生學習巨磁阻效應背後的物理原理，並與高中、大學的正規物理課程相連結，例如：電流磁效應、等效電阻、磁滯效應、磁化機制等。
有機半導體駢苯衍生物(PTCDI)之光電性質研究
(2008) 周俊賢
本論文以電場調制吸收光譜(ER)，電流-電壓曲線(I-V)，以及光激螢光實驗(PL)來探討N型有機半導體-PTCDI鏈結不同烷基鍵(PTCDI- CxH2x+1 , x=2,3,4,5,6,7,8 )的光電特性。量測I-V曲線以得知樣品內部電場分佈。無光照情況下，樣品內部電場為類蕭特基二極體分佈(Schottky-diode-like distribution)；而在照光情況下，樣品產生光電流，內部電場成空間電荷侷限分佈(Space -charge-limited distribution)，在施加調制電壓範圍內I-V為線性。在電場調制吸收光譜實驗中，對樣品施加電場產生史塔克效應(Stark effect)後，得到的譜形結構主要以高斯一次及二次微分譜形組成。比較吸收光譜及電場調制光譜所得各躍遷能量，與文獻對照後得知各樣品的HOMO-LUMO躍遷應為2.2 eV左右。另外，調制光譜強度與施加的交流調制電壓成正比關係。由光激螢光實驗得到，樣品螢光躍遷能量皆低於HOMO-LUMO躍遷能量，且螢光強度與溫度的變化關係可以用熱活化非輻射複合模型(thermally activated non-radiative recombination)來解釋。
氮銻砷化鎵薄膜的光調制光譜研究
(2010) 張瑋軒
我們是以光調制吸收光譜(PR)，對半導體材料氮銻砷化鎵做探討。在光調制光譜的變溫實驗裡，我們引用了Double BAC Model 確定了氮銻砷化鎵的能隙。此外也發現了在能隙以下，存在一個可能是侷限態的躍遷訊號，藉由參考了一些處在侷限態的載子隨溫度變化的相關理論分析與模型，得知在高溫時侷限能態會逐漸被載子所佔滿，可以解釋侷限能態的躍遷能量隨溫度變化的情形。在使用不同波長雷射為調制源的光調制光譜，經過比較兩不同波長雷射得到的實驗結果，可以得知我們所量測到的調制訊號，分別來自材料氮銻砷化鎵本身，以及來自於砷化鎵基板與材料氮銻砷化鎵的界面附近。此外我們也藉著比較摻雜不同銻與氮濃度的樣品的實驗結果，來了解摻雜濃度對材料的影響。
淺談近代光源與應用
(師資培育與就業輔導處, 1994-04-??) 陸健榮
現代顯微科技相關教學與探究實驗
(國立臺灣師範大學科學教育中心, 2014-03-??) 陸健榮; 徐源宏; 陳藝丰
生活化實驗設計學習模組
(臺灣師範大學科學教育中心, 2003-12-??) 陸健榮; 黃福坤; 許文敏; 羅時峰; 陳基培; 彭雅鈴
砷化氮鎵/砷化鎵三井量子結構的光譜研究
(2003) 翁孟倫
我們利用光調制反射光譜(PR)及螢光光譜(PL)來研究由MOCVD長成的GaAs/GaNxAs1-x 三量子井結構樣品。藉由光調制反射光譜的溫度變化，實驗結果發現砷化鎵能隙與量子井能階躍遷訊號都是隨著溫度的升高，單純地往低能量偏移的現象。由螢光光譜的實驗結果，我們觀察到砷化鎵能隙與量子井的相關訊號。藉由螢光光譜的溫度變化，發現砷化氮鎵量子井相關訊號存在著一個不尋常的發光現象，隨著溫度的升高，其峰值能量的改變呈現先藍移再紅移的能量變化。在GaNxAs1-x/GaAs三量子井結構的PR實驗結果中，藉由量子井躍遷的訊號，我們以type Ⅰ的能帶結構來計算GaNxAs1-x電子的有效質量，得到GaNxAs1-x電子的有效質量分別為0.19m0 及0.10m0。本論文並探討經過快速熱退火處理(RTA)的樣品，其量子井躍遷訊號能量及強度有何變化。
硒化鋅和碲化鋅薄層的應力研究
(2004) 李睿益
本論文利用電場調制反射光譜(ER)來研究ZnSe薄膜與ZnTe薄膜受應力之下輕電洞能帶與重電洞能帶分裂的情形。樣品是由分子束磊晶法（MBE）長成的ZnSe/GaAs和ZnTe/GaAs薄膜，以及ZnTe/ZnSe/GaAs量子點系統。首先透過計算可以得到薄膜在受完全錯位應力以及熱應力下輕、重電洞的能階分裂大小。再由實驗譜圖分析一階微分或三階微分擬合譜圖，並將各溫度下輕、重電洞能隙以擬合程式找出。探討薄膜厚度和溫度對應力釋放的關係。
複合半導體量子點的光學性質
(2005) 李佳任; Jia-Ren Lee
本論文主要利用光激螢光與光調制實驗並搭配相關理論模型計算，對三組不同生長變因的複合半導體量子點系統做光學性質與成長特性上的分析與探討。第一部份討論InAs/GaAs 量子點之載子分布與光學特性。螢光譜圖主要是由InAs量子點內四組能階躍遷所貢獻，且這些能階都幾乎擁有約70 meV的相同能量間距，當溫度增加時，量子點內基態與激發態所對應譜線的能量位置、半高寬及螢光強度表現出不同的變溫效應，在溫度超過150 K時，半高寬有明顯窄化的情況，此現象不同於一般在量子井或塊材中所觀察到的溫度展寬持續增加，本文以載子重新分布的機制搭配能階間譜線相對強度及能量位置額外紅移等的比較，對此現象提出解釋。在光調制譜圖方面，主要是來自於InAs濕層(wetting layer)及GaAs的貢獻，由此兩組光譜訊號在各溫度下的相對強度變化可以推論出其源自於兩種不同的光調制機制。經由光激螢光及光調制譜圖的互相驗證分析下，顯示在此量子點系統中，量子點內有四個能級是處於載子佔據的狀態，而較高能量的濕層基態是處於空能階的情況，以致於兩者所對應的譜線在兩種不同原理機制的光譜方法中分別出現。第二部份探討基板傾斜對InAs/GaAs 量子點光性與成長特性之影響。藉由變功率螢光光譜的確認，樣品的螢光譜線分別源自於量子點中的基態與激發態之能階躍遷。無論是從螢光光譜的分析或原子力顯微鏡的觀測，都指向一個共同的結論，即在相同的磊晶厚度下，量子點的尺寸會隨著基板傾斜角度的增加而變小，且其密度也會隨之變化。這些現象主要是因為應力條件的改變，使得量子點成長所需要的臨界厚度會隨著基板傾斜角度增加而變厚。載子在大小與密度不同的量子點群環境中表現出相異的溫度效應可經由變溫螢光光譜加以分析。第三部份討論兩種相異且共存之ZnCdSe/ZnSe量子點及其光學性質。未達臨界厚度的樣品譜圖是由兩條不同螢光強度、能量的譜線所組成，而超過臨界厚度的樣品則只有一條對稱的譜線，這三條譜線的譜峰能量及半高寬隨溫度有相似的變化，由其變溫效應可推論出這些譜線都源自於三維侷限的量子點能階躍遷，與一般量子井的行為有所不同。另外，當激發功率密度降低達80倍時，接近臨界厚度樣品的兩條譜線之強度比幾乎不隨之改變，顯示兩條譜線源自兩類不同大小與密度的量子點群，量子點的密度比對應於譜線的強度比。這兩種量子點的成長模式有所不同。當磊晶遠超過臨界厚度時，僅存的一條對稱譜線顯示出當磊晶厚度由接近到超過臨界厚度的過程中，兩類量子點的相對數量產生了變化，顯示磊晶厚度的多寡對這兩種量子點成長模式的影響程度有明顯不同。載子在這兩類量子點中的熱活化側向轉移過程可藉由這些譜線強度的變溫效應加以分析與探討。
高中科學課程之實作復興
(國立臺灣師範大學師資培育與就業輔導處, 2017-06-??) 陸健榮; Chien-Rong Lu
十二年國民教育自然領域課程綱要在傳統的生物、化學、物理與地球科學之外，提出了4學分創新課程「自然科學探究與實作」；凸顯了實作教育對於現代教育重要性。本文觀察探討近半世紀以來，高中科學課程的改革歷程，以至於近年來實作教育興起的緣由與現代實務。