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Item 使用離軸射頻磁控濺鍍技術在TiO2/SrO終端之鈦酸鍶基板上生長釔鋇銅氧薄膜的超導特性之研究(2024) 黃偉哲; HUANG, Wei-Zhe本實驗先拋光確定鈦酸鍶(SrTiO3)(100)基板有良好的平整度，之後對基板進行熱處理，使鈦酸鍶基板有TiO2或SrO為終端的2種表面，然後用射頻磁控濺鍍系統(magnetron sputteirng)，以Tg = 720 ℃、功率90 W與壓力400 mtorr的條件下成長高溫超導體釔鋇銅氧(YBCO)薄膜，最後進行量測。經由4點量測比較3個樣品的臨界溫度(Tc)，YBCO Tc = 85.4 K、TiO2-YBCO Tc = 86.8 K、SrO-YBCO Tc = 86.7 K，可以得知在經過熱處理後的基板成長YBCO薄膜會有更好的Tc。之後利用SQUID量測進行比較發現經過熱處理的樣品一樣擁有較高的超導轉變溫度，但在將磁化強度轉換成磁化率時發現在SrO-YBCO中發現有明顯之順磁性效應，此效應即為順磁性麥斯納效應。 之後我們針對YBCO、TiO2-YBCO和SrO-YBCO的磁性量測做比較，YBCO、TiO2-YBCO和SrO-YBCO的Hc1(0)分別6.82 Oe、10.03 Oe和10.41 Oe，Hc2(0)分別為4.59 T、5.31 T和5.11 T，之後再計算出YBCO、TiO2-YBCO和SrO-YBCO的相干長度(ξ)與倫敦穿透深度(λ)，最後利用磁滯曲線計算出臨界電流密度(Jc)，利用外加磁場(H)與臨界電流密度(Jc)擬和釘扎力(Fp)與外加磁場(H)關係圖。藉由擬合釘扎力的結果可以推斷YBCO多數在二維釘札附近，與SrO-YBCO差不多，但TiO2-YBCO多數值都在一、二維混合釘札。Item 鑭鎳氧薄膜的生長與釔鋇銅氧/鑭鎳氧雙層膜的超導特性之研究(2024) 莊清文; Chuang, Ching-Wen鎳酸鑭LaNiO3(LNO)是稀土鎳酸鹽系RNiO3(R代表溪土元素)材料中較受歡迎的材料，主要原因是它在低溫的時候不具有金屬-絕緣轉變(Metal–insulator transition, MIT)，在低溫時依然保有金屬性質，成為RNiO3家族的一個特例。而近年來，又有研究指出，LNO在特定條件下，可能具有拓樸性質，更提升了它的研究熱度。加上近期的拓樸超導體的相關研究也日益升高，且晶格常數與YBa2Cu3O7-x(YBCO)相近，於是我們利用磁控濺鍍的方式，將兩種材料結合，生成雙層薄膜，並量測磁性與電性，探討是否有新發現。本研究首先討論LNO薄膜的生長條件，針對基板與生長溫度作探討，發現其在不同基板上生長出來的晶格常數會有所變化，而MgO基板則因為匹配度的問題無法成功生長，而580 ℃到720 ℃之間電阻率與晶格常數雖然有變化，但其影響幾乎可以忽略。由於前述原因，於是雙層薄膜我們以YBCO的最佳生長條件為依據，生長溫度定為720 ℃，並使用SrTiO3(STO)基板與LaAlO3(LAO)基板作探討。將LNO固定為20 nm，分別生長100 nm與50 nm雙層膜，其中我們發現雙層薄膜的超導臨界溫度皆低於YBCO，分別為79.1 K、65 K(磁性量測部分)，遠低於YBCO的85.8 K左右，而我們推斷原因為LNO晶格結構造成YBCO b軸上的氧缺失，並利用XRD證明其推測。而從磁性量測我們得到了雙層薄膜LNO/YBCO 20/100 nm與20/50 nm 的Hc1分別為4.15 Oe與3.03 Oe，Hc2為3.66 T 與1.85 T，我們還發現Jc會隨著LNO占比下降，其中LNO/YBCO 為20/50 nm的樣品，在H=0的時候，Jc有被抑制的現象產生，推斷可能與LNO反應有關。並從Fp來推斷其可能為二維釘扎形式。而從電性量測發現，LNO/YBCO 20/100 nm時的Tc明顯比磁性量測還低，降低了約13 K左右，判斷可能與蝕刻的影響有關，而從U- H圖可以看出他們具有二維性質。Item 微共振腔鈣鈦礦量子點異質接面光偵測器元件之特性探討(2023) 吳文凱; Wu, Wen-Kai本篇最初使用化學氣象沉積法製作鈣鈦礦層，將鈣鈦礦作為增益介質，結合一個P型材料氧化鎳和一個N型材料氧化鋅製作成光偵測器，並加入金屬電極銀和布拉格反射鏡形成塔米電漿結構。由於本實驗利用化學氣象沉積法製作的鈣鈦礦層無法達成COMSOL模擬所需的厚度，因此改由熱注入法來製作，將鈣鈦礦層變成量子點的型態。 熱注入法製作出的鈣鈦礦量子點彼此間有許多的不連續的邊界，因此我們利用PMMA溶液覆蓋於鈣鈦礦層上方，不但填補了鈣鈦礦量子點裡晶粒間的空缺，也可以避免上方的氧化鋅與下方的氧化鎳接觸。量測方面利用COMSOL模擬了解該結構的低反射模態位置，並使用470 nm的LED作為光訊號來源使鈣鈦礦層產生光電流，最後比較有無布拉格反射鏡對鈣鈦礦光偵測器的影響。Item 電池式的咖啡烘焙機-多元化加熱模組研製(2022) 羅詩凱; Luo, Shi-Kai自製烘豆機整體架構，包含紅外線穿透材料、熱風、紅外線發射管，是多元化的加熱模組。紅外線發射管的熱輻射，不需熱傳介質，有著良好的熱效應，並且其本身有著極高的熱電轉換效率，可以省掉大量的功耗，是值得選用的熱電元件。本論文研究開發的紅外線穿透材料，經過高週波加熱實驗驗證，可高過加熱源溫度的優異表現，乃因兼具蓄熱與高放射特性。光譜穿透性能驗證，此材料中的200度、1000度的光譜數據顯示出中遠波長的穿透率分別達90%、80%以上，因此在中遠波段有良好的穿透率。咖啡豆內的水份吸收此波段的能量，達到烘焙的效果。 自製機與市售烘焙機進行烘焙結果的比較，經過色度、失重率與NIR進紅外光譜儀量測的比較後，其烘焙程度結果闡明，能區分出淺焙、中焙、深焙的結果。 關鍵字：紅外線、熱輻射、紅外線穿透材料、紅外線發射管、熱風、烘豆機Item 釔鉍氧/釔鋇銅氧雙層薄膜之成長與超導特性之研究(2023) 蔡佾倫; TSAI, I-LUN近年來拓樸絕緣體的討論度日益升高，拓樸絕緣體與超導體的界面研究更是近年來的研究重點，其主要原因是其非阿貝爾統計特性(Non-Abelian statistics)以及在量子計算和量子信息領域的應用潛力。本研究採用磁控濺鍍系統，將拓樸絕緣體材料釔鉍氧(YBiO3)成長於鈦酸鍶(100)基板上，並且經由X-ray繞射儀得到結構繞射，並利用原子力顯微鏡量測表面粗糙度以確認樣品品質。並且利用最佳化的釔鋇銅氧條件，將釔鉍氧成長於釔鋇銅氧上形成雙層薄膜。在製作過程中發現兩種材料會反應形成YBa2BiO6並且其反應速度會受溫度影響。最後我們將釔鋇銅氧鍍膜條件固定為Tg= 720 °C功率90 W，釔鉍氧鍍膜條件固定為Tg= 650 °C功率80 W，並且工作壓力固定為400 mtorr，製作出釔鋇銅氧厚度固定為100 nm，並在上面成長釔鉍氧厚度為10 nm、20 nm、50 nm、100 nm，利用四點量測系統測量得到臨界溫度(Tc)，單層釔鋇銅氧的Tc約為88 K，釔鉍氧厚度為10 nm、20 nm的Tc約為84 K、82 K，而厚度為50 nm的樣品則出現疑似半導體的特性，100 nm的電阻無窮大所以無法量測。之後我們針對釔鉍氧厚度為10 nm與單層釔鋇銅氧做磁性量測做比較，單層及雙層薄膜的Hc1分別為378 Oe、64.5 Oe，Hc2分別為15.67 T、9.748 T，並計算出相干長度(Coherence Lengh, ξ)與穿透深度(London Penetration Depth, λ) ，透過擬合λ-2的結果發現不論是單層的釔鋇銅氧或是雙層薄膜樣品的趨勢都不符合s-wave的超導體。最後利用磁滯曲線能計算臨界電流密度(Critical Current Density, Jc)以及釘扎力(Pinning Force, Fp)，經過計算得到單層釔鋇銅氧在0 K時Jc = 35.754 (106A/cm2)，雙層薄膜在0 K時為Jc = 11.177 (106A/cm2)。藉由擬合釘扎力的結果可以得到不同溫度下，可以推測釔鋇銅氧在77 K以下呈現一二維混和的磁通釘扎，77 K以及80 K時更接近一維磁通釘扎，而雙層薄膜在2 K及10 K時屬於一二維混和的磁通釘扎，在20 K到70 K的區間呈現二維的磁通釘扎，最後在77 K以及 80 K 時更接近三維的磁通釘扎。Item 光輔助金屬鈀薄膜蝕刻製程在少層硫化物成長研究(2021) 梁紘; Liang, Hong本論文目的在開發一個金屬鈀的奈米級蝕刻製程，應用在其成長硫化物層數控制技術開發。首先在大氣與室溫環境下，控制溫濕度條件，利用波長 1064 nm的遠紅外線雷射進行照射，透過不同照射功率與照射次數的改變，探討雷射對金屬鈀薄膜的改質情形。其次，利用雷射照射後的金屬鈀薄膜進行甲酸蒸氣反應實驗，在0.25M、80℃下將甲酸汽化、導入反應腔體與試片反應，進行薄膜單次與循環蝕刻實驗，透過原子力顯微鏡(AFM)的表面粗糙度變化與厚度變化觀察以及光電子能譜儀(XPS)的化學鍵結分析，得知蝕刻反應前後的狀況，包含蝕刻率與蝕刻終點等。透過最佳化蝕刻參數，每循環最小蝕刻速率可小於1nm/cycle，且蝕刻過後表面粗糙度約為0.2nm。在其硫化物成長的製程開發方面，利用單加熱區管型爐來進行，硫粉跟試片被放在加熱中心的相反方向來調整氣化溫度跟反應濃度。調整試片位置與中央加熱區溫度，透過拉曼光譜分析結果，得知Pd-S在中心溫度750℃、與中心加熱區距離20cm，得到最佳的硫化鈀成長結果。Item 具磁性/導電性的鎵基生物相容粒子之研製、特性探討、動物試驗(2021) 陳廷沅; Chen, Ting-Yuan惡性腫瘤又稱作癌症，在近年來成為伴生動物的主要死亡原因之一，且國人罹患癌症導致死亡的比例也是居高不下；癌症是細胞的不正常增生，這些增生會藉由體內的循環系統與淋巴系統，進而轉移到身體其他部分，令患者異常出血與慢性咳嗽，嚴重可能導致死亡，而治療方法主要以手術治療、放射線治療、化學治療等，但產生的副作用較多，這些副作用甚至會加深患者的疾病。近年來學者們致力研究熱消融之技術，為了改善侵入與非侵入性手術所帶來的副作用與危險性，但目前熱銷融技術須克服因組織吸收而限制加熱的深度，以及高強度聚焦超聲雖然深度足夠，但會引起皮膚灼燒的副作用。本研究藉由液態鎵與氧化鐵(Fe3O4)結合成新型態的複合粒子，用交變磁場感應加熱的方式來使鎵基磁粒子升溫，以熱燒灼的方法達到治療癌細胞腫瘤的目的，而氧化鐵(Fe3O4)則讓鎵基磁粒子帶來良好的磁控性，讓治療上有局部治療與指引的功能性。鎵基磁粒子的配置上是由多顆氧化鐵(Fe3O4)聚集，並藉由液態鎵作為其黏合劑沾黏在多顆氧化鐵中，合成後與液態鎵、氧化鐵(Fe3O4)進行感應加熱實驗，比較本研究對於鎵基磁粒子的升溫趨勢與產熱效果，並量測磁滯曲線來確認鎵基磁粒子的磁性。量測結果顯示鎵基磁粒子在合成後其磁性降低，但仍可以藉由其磁性進行吸附與吸引，並藉由調整加熱時間與磁場就可以達到控制熱治療的範圍與效果。動物實驗的部分，將鎵基磁粒子注射至腫瘤內的產熱溫度雖無液態鎵高，但其熱銷融的穩定性及定位性遠勝於液態鎵。Item 可溫控磁粒子頻譜儀之架設與特性研究(2020) 王遠瑞; Wang, Yuan-Jui本論文利用磁粒子頻譜儀進行對於磁性奈米粒子的實驗量測，控制外加磁場大小、不同粒徑及在不同的環境溫度下等不同變因，使用磁粒子頻譜分析系統(Magnetic Particle Spectrum Analyzer,MPS)，可以測得磁性奈米粒子的在不同變因下的磁化頻譜以進行分析。 本研究加入溫度控制系統結合磁粒子頻譜儀，溫控系統由溫度控制器、陶瓷加熱片、溫度感測線、風扇、保溫箱所組成，可以使環境溫度在25℃至50℃變化並監控箱內溫度，且升溫速度快可以在20分鐘將環境溫度升至50℃。 溫控系統可以使磁粒子頻譜儀在不同實驗環境下獲得磁性奈米粒子具溫度依賴性的諧波訊號，並利用5th/3rd harmonic強度比值觀察當溫度上升時的諧波變化，透過強度的下降值及下降率顯示當溫度上升時無論外加磁場大小，強度的下降幅度大致相同。 透過磁化頻譜來分析磁性奈米粒子的特性變化，以3rd/1st harmonic及2nd/1st harmonic來觀察外加磁場、磁性粒子粒徑、環境溫度等變因對於磁化強度的影響，實驗結果顯示，當外加磁場增加或粒徑增加時，獲得的磁化強度也會變大，若外加DC offset，隨DC訊號增加磁化強度則會到一最大值後漸漸下降，再透過磁化曲線利用程式模擬磁化頻譜以驗證實驗結果。Item 利用腦磁圖儀探討生理痛及精油芳香對工作記憶之認知面向研究(2020) 廖雄一; Liao, Hsiung-Yi本研究探討由工作記憶對女性生理痛以及透過芳香精油對認知面向的影響。在實驗過程中，我們主要用腦磁圖儀(MEG)測量受試者的大腦活動和行為的數據。 這項研究總共有18位健康女性參與實驗，並使用了全腦式306 陣列感測器腦磁圖儀(Magnetoencephalography, MEG)記錄了四種狀態，正常狀態、正常芳香精油狀態、生理期狀態和生理芳香精油狀態期間的行為表現、放鬆期間大腦α波強度和M170腦區活化強度。在實驗之前，受試者必須填寫疼痛強度量表。實驗設計如下：首先，受試者將看到連續5個0~9隨機的數。接下來，屏幕上將顯示兩個數字，然後受試者必須回答這兩個數字是否與先前出現的數字相同。在這項研究中，我們記錄了M170出現的時間、在M170出現時腦區活化強度和答題反應時間和正確率。 這些參與者在生理痛狀態(生理、生理芳香精油)和正常狀態(正常、正常芳香精油)相比表現出更高的疼痛評分。在放鬆期間大腦α波強度，正常芳香精油狀態與生理芳香精油狀態期間幾乎上升了。視覺工作記憶測試通過MEG和MRI分析在枕下顳葉周圍引起M170潛伏期的時空分辨率和活化源強度之高時空分辨率。與活化源強度相比，生理痛期間，給予芳香精油後活化源強度降低，驗證芳香精油對生理痛狀態影響之效應。