物理學系

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本系師資陣容堅強,現有教授15人、副教授12人、助理教授2人、名譽教授5人,每年國科會補助之專題研究計畫超過廿個,補助之經費每年約三千萬,研究成果耀眼,發表於國際著名期刊(SCI)的論文數每年約70篇。

近年來已在課程方面 著手變革,因應學子的各種不同的生涯規劃與需求,加強職業輔導與專業能力的提升,增加高科技相關課程,提供光電學程(光電半導體、半導體製程技術、近代光 學與光電科技等)、凝態物理、表面物理與奈米科技、高能與理論物理、生物物理、應用物理等研究發展專業人才,並配合博士逕讀辦法,讓大學部學生最快能在五 年內取的碩士(透過碩士班先修生),八年內取得博士,有助於提升本系基礎與應用研發能量,為各學術研究機構與業界高科技創新與研發人力(包括在光電業、半 導體製造業、電腦週邊產業等)。

本系亦推動網路教學(科學園)與數位科學研究,作為提供科學教學與學習系統平台的強化支援,並除了原先開設的教育學程外,多增強學生英語教學的能力,與世界科學教師系統連結,在教師從業方面,塑造世界級的物理科學教師,發揮教育影響力。

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    結合二碲化鈷與二氧化鈦保護層之矽微米柱異質結構應用於光催化水分解
    (2017) 林育辰; Lin, Yu-Chen
    全球每年平均能源消耗約15兆瓦,且對於能源之需求與日俱增,故各國積極開發乾淨之替代能源變得越來越重要,而有效利用太陽能進行光催化水分解為一新之展望,其可取代化石燃料,以達到無碳排放與零污染產物等特點。應用於光催化水分解之光觸媒須滿足特定條件,首先須為半導體材料,且其導電帶位置須負於氫氣之還原電位,此研究以矽為光觸媒,因其具窄能隙,故可利用大部分之可見光,為太陽能產氫能源建立新之里程碑。 此研究使用矽微米柱陣列結構作為光捕捉之利用與增加反應表面積,並減少電子擴散路徑,其藉由黃光微影製程技術與乾式蝕刻製作而成,完成之柱長與直徑分別約為10 μm和0.85 μm。然而於目前之研究領域中,矽基光電極仍有許多問題存在,大致上為光生載子動能不足與氧化物生成造成不穩定之結果。此研究利用修飾過渡金屬二硫屬化合物(transition metal dichalcogenide;TMD)為軸,以二碲化鈷(CoTe2)作為共觸媒,並使用原子層沉積(atomic layer deposition;ALD)生成二氧化鈦(TiO2)作為保護層以解決上述之問題。藉由簡易之陽離子交換反應法,以鈷離子置換前驅物亞碲酸鈉(Na2TeO3)之鈉離子,並經氫氣還原反應後得二碲化鈷。而經原子層沉積後,可於電子顯微鏡下觀察到二氧化鈦包覆於矽微米柱表面,以避免電解液與矽基材直接接觸。 於異質介面上探討能帶彎曲對稱情形,使介面能障消失,更以六甲基二矽氮烷(hexamethyldisilazane;HMDS)進行預處理,減少表面張力並對表面進行改質,可有效改善共觸媒不均勻分散於微米柱結構之情況,並可降低介面阻抗,其結果於電子顯微鏡下觀察到粒子聚集情況降低,且以X光光電子能譜分析可得矽-氧鍵之比例減少,進而改善光生載子傳輸效率,以降低載子再結合發生機率。 光電流特性則於模擬太陽光照射(100 mW/cm2)下,以標準氫電極電勢(reversible hydrogen electrode;RHE)為0 V下量測其光反應,其結果顯示於定量下30 μL共觸媒前驅物所合成之二碲化鈷具最佳光電流特性,於0 V vs. RHE下光電流可達24 mA/cm2,同時起始電位正偏移至0.17 V。而沉積二氧化鈦保護層後,進行長時間產氫量之量測,經計算後可得約80%之法拉第效率(Faradaic efficiency;ηF),且其穩定性於酸性電解液環境中可維持5小時無明顯衰減。