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Item 基於掌性鈣鈦礦的發光二極體(2024) 林思彤; Lin, Sih-Tong本篇研究旨在引入具有對映異構物特性之「掌性」有機長鏈分子R/S-MBA，在這個基礎之下合成準二維掌性鈣鈦礦R/S-(MBA)2(MA0.2Cs0.8)Pb2Br7作為主要研究目標，最後製成發光二極體後並探討其旋光特性。第一部份研究使用準二維掌性鈣鈦礦R/S-(MBA)2(MA0.2Cs0.8)Pb2Br7作為「發光層」或「掌性選擇層（有機螢光材料Superyellow（Super yellow light-emitting PPV copolymer）作為發光層）」，透過比較其左掌性或右掌性的旋光特性進行各項量測並探討其光電特性。在這項實驗中，我們發現掌性鈣鈦礦在做為發光層時電致發光無法表現出明確的旋光特性；但在做為掌性選擇層時能夠發揮良好的左旋或右旋之選擇性，使得電致發光能明確分辨出左旋光或右旋光。第二部份研究中，本文使用R-(MBA)2(MA0.2Cs0.8)Pb2Br7作為發光層並透過添加不同比例之3-(Decyldimethylammonio)propanesulfonate inner salt（Caprylyl sulfobetaine，SB3-10），成功地將元件之效率由0.767%提升至2.304%。其關鍵在於引入此穩定劑能夠與鈣鈦礦晶粒邊界上的陰、陽離子作用進而鈍化鈣鈦礦薄膜中晶粒的表面缺陷，達到改質的效果。Item Item 鉍接觸電極旋轉角度在二硫化鉬場效電晶體的導電度相依性探討(2024) 羅漢傑; Lo, Han-Chieh近年來，在二維材料層與層間堆疊角度開展一個全新自由度來調控載子傳輸特性，顯示異質結構間的堆疊角度在追求更好的載子遷移率扮演至關重要的角色。同時，在電晶體接觸工程方面也展示了在半金屬鉍（Bi）在二硫化鉬（MoS2）場效應晶體管（FETs）中實現超低接觸電阻的顯著突破。基於這些研究基礎上，我們進一步探討以鉍金屬做為接觸電極的二硫化鉬電晶體，藉由旋轉鉍電極與二硫化鉬的接觸角度，研究導電率(conductivity)隨接觸角度的差異性。透過我們的研究顯示，導電率與接觸電極的旋轉角度改變呈現連續變化，在0°時達到最高點，並隨著接觸角度增加而導電率降低，在30°處達到最低點。這種趨勢在載子遷移率(Mobility)中也有所體現，最佳接觸角度時，載子遷移率幾乎增加一倍，且此現象與3-band tight binding理論模擬結果呈現一致的結果，顯示不同接觸電極角度情況下，在材料傳輸方向會具有不同的穿透率，進而導致電子特性隨接觸電極角度有所變化。此外，我們也進一步對於不同二硫化鉬晶格方向電子傳輸特性的探討，結果顯示，不論是Zigzag(ZZ)或是Armchair(AC)方向，導電率與載子遷移率均無顯著差異，顯示在二硫化鉬中不同晶格方向間的傳輸等向性。這項研究的意義延伸至通過精確管理材料之間晶格失配來提升器件性能的潛力，有望顯著提高計算速度和工作效率，為異質集成電路提供了廣闊的前景。Item 脈衝雷射蒸鍍法沉積氧化釓鋅薄膜的磁光與導電特性(2024) 張芷郁; Chang, Chih-Yu本論文使用脈衝雷射蒸鍍法在c指向的藍寶石基板上沉積摻雜的氧化釓鋅薄膜，所有薄膜樣品的沉積條件皆為525 ℃與3×10^(-1) mbar的氧氣環境。X光繞射光譜中，只顯示氧化鋅和基板的特徵峰，沒有其他晶相，由此可知釓原子成功的摻雜進氧化鋅晶格中。隨著釓元素摻雜比例增加，薄膜的c軸晶格常數從無摻雜的5.20 Å下降到5.16 Å。光致螢光光譜的強度因為摻雜導致結晶品質變差而降低，所有樣品的光譜皆有近能隙發光譜線。在摻雜的樣品中，螢光光譜則可以看到鋅空缺、鋅間隙、氧間隙與中性和帶二價的氧空缺的發光峰。磁性相關的量測有室溫磁特性曲線與磁光法拉第效應。磁性檢測顯示，所有氧化釓鋅薄膜在平行磁場與垂直磁場方向皆為順磁性，並且在外加磁場約為1500 Oe時達到飽和。每一片樣品在兩個方向下的飽和磁化量幾乎相同，其量值介於0.80 emu/cm^3 〜2.84 emu/cm^3。磁光法拉第效應顯示，所有氧化釓鋅薄膜的皆在略大於氧化鋅能隙(368 nm)的近紫外光波段有較大的磁光法拉第響應，因此我們推測磁光響應在對應材料能隙的波段直接相關，Verdet constant的最大值介於56.28 rad/(T‧cm)〜362.05 rad/(T‧cm)。導電特性方面，電流-電壓特性曲線顯示所有樣品的電極與薄膜皆為歐姆接觸。利用范德堡量測法得到的氧化釓鋅薄膜電阻率介於11〜309.74 mΩ⋅cm，因為摻雜造成晶粒尺寸變小、晶粒邊界增多、缺陷類型與密度增加，導致電阻率變大。由霍爾效應得知所有氧化釓鋅薄膜皆為n型半導體。因為摻雜釓離子引入的電子，使載子濃度大幅提升，但摻雜超過1%時，氧化釓鋅薄膜的晶格缺陷變成載子陷阱，因此載子濃度隨釓摻雜濃度而下降，並在摻雜10%的釓時維持在略高於純氧化鋅的值，其值介於5.17 〜32.02×10^18 cm^(-3)。載子遷移率也從純氧化鋅的22.77 cm^2/V⋅s 大幅下降至4〜8 cm^2/V⋅s。Item 大腸桿菌內多套數質體受轉錄和細胞生理影響的聚集機制(2024) 汪冠霖; Wang, Guan-Lin目前對於多套數質體的聚集現象仍未出現完整的理論模型，我們試圖從轉錄與細胞生理的角度進行解釋。實驗結果表明質體上的轉錄強度雖影響了質體聚集，但並非導致聚集的主因。此外細胞內的基因表現量提升時在物理上導致了質體分布離散。我們於大腸桿菌BW25113中觀測ColE1衍生質體、pBR322。在活體細胞中ColE1質體傾向分佈於細胞的兩軸端點，且具有獨立於染色體排擠效應的聚集行為。對照在真核生物與染色體的組織研究，我們認為轉錄行為與細胞生理是導致質體聚集的可能原因，因此採取三種實驗：轉錄強度、轉錄因子數量與細胞狀態進行觀察。我們利用抑制子-操縱子(repressor- operator pair)專一性的阻斷質體上啟動子的轉錄，並使用FROS螢光標記質體的空間分佈，取得的質體分佈再以Ripley’s K function統計聚集程度。結果表明質體上的轉錄強度與轉錄因子並非導致質體聚集的主因，而兩者之間有複雜的關聯性。而另一方面，添加葡萄糖對質體的分佈的離散化是顯著且立即性的，從時間尺度上我們推測是基因表現提升在物理上的作用。此外隨細菌從快速生長期進入停滯期，質體的聚集強度增加，兩觀察顯示全細胞的基因表現強度有強烈影響。因此我們提出基於物理作用的NAPs互動模型，我們假定不具序列特異性的類核相關蛋白(NAPs)為使質體聚集的主因，其在空間中以橋接形成的三級結構即是質體聚集，並受轉錄的干擾而無法成型。Item 快速旋轉BEC在非均向二次及均向四次位能井的渦旋結構(2024) 楊念承; Yang, Nien-Cheng渦旋在type-Ⅱ超導體和旋轉超流體中都是重要現象。在type-Ⅱ超導體中，當磁場處於第一和第二臨界場之間時 (H_c1≤H≤H_c2)，可以觀察到渦旋。但是當H_c2不夠高或實驗磁場不容易接近H_c2時，觀察到渦旋晶格的形成可能會有困難。在旋轉超流體中，例如簡諧位能中的冷原子，也有類似的問題。當旋轉頻率Ω不容易接近諧振頻率ω時，在旋轉超流體中觀察到渦旋晶格的形成也可能有困難。[1]史丹佛大學Alenxendar Fetter教授在2001年提出在旋轉超流體中除了均向性的簡諧位能外再加入一個均向四次位能井可以克服這可能的問題。在這篇論文裡，我們研究超快速旋轉的玻色-愛因斯坦凝聚物中的渦旋結構，我們考慮該凝聚物處在一非均向性的簡諧位能加上一均向性的四次位能井。我們進一步考慮該凝聚物在z方向上受到高度限制，並且旋轉是繞著z軸進行，所以簡諧位能的非均向性是表現在x-y平面。這種非均向性可由比值γ ≡ ωy/ωx (其中ωx和ωy分別表示x和y方向的諧振頻率）來描述。在超快速旋轉的條件下Ω> ωx (其中Ω是旋轉頻率），且當四次位能井強度λ很小時，我們觀察到當γ很小時，橢圓環中會形成環狀渦旋。隨著γ的增加，渦旋可以展現成對結構，進而形成三角晶格。而當λ較大時，不論γ的值如何，渦旋將以橢圓結構形成，呈現出三角晶格。除了數值計算外，我們也應用托馬斯-費米近似作解析的探討。研究發現，托馬斯-費米近似可以給出這個系統的渦旋結構的良好描述。Item 探討類軸子粒子對於暗光子的影響(2024) 謝沅峰; Hsieh, Yuan-Feng在超越標準模型物理中，暗類物質是門有趣的領域。它可能會與標準模型中的粒子產生交互作用，因此我們需要一個媒介來解釋它們之間的交互作用，暗光子則是很好的人選。我們假設暗光子能夠與標準模型中的費米子產生交互作用，且能解釋缈子$g-2$異常。在與標準模型的粒子交互作用中，我們將著重於討論它的衰變。如暗光子之質量大於兩倍電子質量，則暗光子可衰變為輕子對，甚至是更重的強子。許多實驗利用暗光子衰變的特性來搜尋暗光子，並對於暗光子的質量以及其與標準模型粒子的耦合強度設定限制。其中包括對撞機及粒子束陷落實驗，像是BaBar、NA48/2、LHCb、NA64、E137、Orsay、$u$-cal、CHARM等......。除了這些實驗，電子$g-2$同樣對於暗光子設定了限制，$g-2$所限制的區域較無其他實驗限制區域重疊。若是想以暗光子解釋缈子$g-2$異常，其所適用之區域被三個對撞機實驗的限制區域覆蓋。在這篇論文中，我們將會引入另一種假想粒子:類軸子粒子。類軸子粒子是種非常輕的粒子，並有可能與暗光子產生交互作用。暗光子可能會衰變為一個類軸子粒子及一個光子。在類軸子粒子的影響下，原先由實驗所得到的限制區域將會有所改變。若是類軸子粒子的影響足夠強烈，則缈子$g-2$的適用區域將會與其餘實驗的限制區域分開，並能在暗光子質量超過一百億電子伏特時利用暗光子來解釋缈子$g-2$異常。Item 電場調控單層二硫化鉬的激子-聲子耦合現象(2024) 林畊佑; Lin, Geng-You大多數的半導體材料，例如矽，在存在電場的情況下其光學性質不會有顯著變化。這使得具有大電光響應的材料（例如鍺和砷化鎵）與矽的CMOS製造集成變得困難。然而，在石墨烯等二維材料中，因其特殊的能帶結構和零能隙的特性，電場效應可以引起顯著的光吸收變化，但是由於石墨烯在可見光頻率下缺乏能隙，因此其在實際應用中存在一定的限制。單層二硫化鉬（MoS2）是一種最為廣泛研究的二維材料之一，由一層鉬原子和硫原子組成。與半金屬石墨烯不同，單層二硫化鉬（1H-MoS2）是一種具有1.85電子伏特直接能隙的半導體材料，因此在可見光範圍內具有光學活性。我們製備了單層二硫化鉬元件，並研究了在外部藉由離子凝膠施加外加電場時其光學性質的變化。通過對單層二硫化鉬材料施加外部電場，我們可以實現光致發光量子產率和吸收係數的控制。這意味著我們可以通過調節外部電場來調節二硫化鉬材料的光學響應，從而實現在可見光範圍內的電控制光學元件的應用潛力。此研究為利用二硫化鉬這種具有特殊光學性質的二維材料在光電子學和光子學領域中的應用提供了新的可能性。Item 高階張量重整化群在二維橫場易辛模型的應用(2024) 廖育捷; Liao, Yu-Jie本研究深入探討了二維橫場易辛模型（2D Transverse Field Ising Model, 2D TFIM）在正方晶格上的相變行為，透過張量網路方法來求得其磁化率的高階動差。易辛模型作為凝態物理中的一個基本模型，已被廣泛用於研究鐵磁性和反鐵磁性等物質的相變。本次研究透過二維的無限時間演化區塊分解(2D Infinite Time-Evolving Block Decimation, 2D ITEBD )[1]來得到二維橫場易辛模型的基態，再透過高階張量重整化群(Higher-Order Tensor Renormalization Group ,HOTRG) [2]來計算磁化率的高階矩並且透過磁化率的高階矩來計算Binder ratio來決定系統的相變點。在未來可以計算其他熱力學性質如相關長度和比熱，更進一步完整這份研究。Item 渦旋光對低維度材料與磁性薄膜異質結構之光電響應增益探討(2024) 林士傑; Lin, Shih-Chieh本研究將藉由將拉蓋爾-高斯(Laguerre-Gaussian, LG)光束照射在磁性材料與低維度材料的異質結構上，以探討帶有軌道角動量的渦旋光對其所產生的效應。由於LG光束具有特殊的電場分佈，藉由理論推測可能會與材料表面的電子海進行交互作用進而產生環形電流及垂直磁場。在材料的選擇上我們使用鈷作為鐵磁性材料，而低維度材料是選用具有相近能隙的半導體材料：MoS2及C60來進行探討。首先我們探討Co與MoS2的異質結構，由於在先前的研究中發現在Co/MoS2系統中鈷原子會使MoS2具有特殊的磁各異向性，提供了Co/MoS2異質結構與LG光束間交互作用的可能性。再來我們試著於鈷薄膜中摻入C60薄膜，由先前的研究指出Co與C60會有電子交換行為使得C60會帶有磁性，因此我們便以Co/C60/Co/MoS2異質結構來探討此結構與Co/MoS2異質結構間的差異，進一步研究鐵磁薄膜與低維度材料異質結構對LG光束的響應。最後，我們試著改變鐵磁材料與低維度材料的結構，由層狀堆疊改為合金的結構，探討Co-C60合金薄膜對渦旋光間的響應。研究結果顯示在二硫化鉬上透過蒸鍍法鍍上一層鈷薄膜後，會使得該元件對LG光的光電響應更為明顯；另外在Co/C60/Co/MoS2異質結構上發現在鈷薄膜中摻入C60薄膜的多層堆疊結構有著更顯著的光電響應，並且對LG光束也有著更強的反應。另外，在Co-C60合金的實驗中發現，對其照射渦旋光時此合金薄膜的阻值會隨著軌道角動量增加而上升。在物理機制的探討中，我們藉由從電子自旋的疊加態分佈，去探討LG光束所造成的外加磁場對光電響應的影響。