物理學系
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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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Item 鎳在銀/矽(111)-(√3 × √3 )表面上聚集分布和熱力衍化的研究(2011) 張國偉蒸鍍鎳原子於銀/矽(111)-(√3×√3)表面上，變化其鍍量和溫度，並藉由STM觀測鎳原子的聚集分布和熱力衍化。固定溫度於室溫改變鍍量，鎳原子會形成鎳原子團，若鍍量大於0.2 ML，部分鎳原子團會合併形成鎳島，且鎳原子團與鎳島均隨鍍量上升而逐漸變大。 固定鍍量改變溫度，含鎳原子團在300℃以下會逐漸向銀島邊緣聚集，且於300℃逐漸形成外型為幾何形的Ni2Si-δ(2×1)島，並於200~300℃有往塊材擴散的行為，由銀島交界處鑽入裡層，使得表面鎳鍍量下降，於400℃銀原子開始退吸附，使原先被銀覆蓋住的鎳矽化合物變成NiSi2再度露出表面。 升溫至600、700℃時，銀原子已經完全退吸附，而鎳原子仍在矽(111)表面上，其表面形貌主要為，矽(111)-(7×7)、原子團、鎳矽1×1-RC和NiSi2(B)(鍍量超過1.4 ML才會出現)，並藉由STS得知，鎳矽1×1-RC的電性頗為類似N型半導體，而NiSi2(B)類似於金屬電性。Item 矽奈米線場效電晶體(2010) 李彥霆; Yan-Ting Li迄今，矽奈米線(SiNWs)可使用不同的方法製作，例如雷射濺鍍、熱蒸鍍和微影技術。然而，由這些方法所製成之矽奈米線大多為非固定位置與方向或是由於自組式成長而形匯聚及扭轉等情況，限制了在奈米電子學之應用。 而本研究中我們結合由上而下之半導體製程技術並結合局部的矽氧化作用之技術製作直徑5 ~ 20奈米，長度近似於400奈米之多晶矽奈米線。局部矽氧化作用乃利用氮化矽於矽墊層區域防止矽氧化，並於介於源、汲極間電子傳輸之通道之矽線開窗以進行局部的矽氧化作用以形成矽奈米線。 此外，利用濕式蝕刻使多晶矽奈米線形成獨立懸掛橋樑結構，並定義多晶矽閘極，製作出全環繞式(gate all around；GAA)閘極奈米線場效電晶體。隨著元件之完成，以穿透式電子顯微鏡(TEM)確認元件之結構，並做基本電性之探討。Item 製作反鐵磁性的氧化鈷在鈷/矽(111)超薄膜上之交換偏移作用研究(2009) 莊家翔; Chiashain Chuang交換偏移作用在半導體上的想法已經被初步的完成。為了完成這個想法，鐵磁性的元素-鈷，被覆蓋於半導體中最具代表性的元素-矽晶面上。研究交換偏移作用在半導體上的第一步驟是製作反鐵磁性的超薄氧化鈷膜。在此文獻中，有三種方法被用在製作反鐵磁性的超薄氧化鈷膜。它們分別是「在常溫下以氧壓下鍍鈷的方式製作超薄反鐵磁氧化鈷膜於11 ML 鈷/矽(111)上」、「在常溫下曝氧於鈷/矽(111)上」和「在常溫下以氧壓下鍍鈷的方式製作超薄反鐵磁氧化鈷膜於已曝氧4000 L達飽和的11 ML 鈷/矽(111)上」。 在第一個方法中，不論是縱向和垂直方向的磁光柯爾效應，其阻隔溫度和交換偏向場都不遵守有限尺寸效應。這實驗結果顯示超薄反鐵磁性的氧化鈷膜或超薄鐵磁性的鈷膜中，可能有某種形式的奈米結構。 在第二個方法中，我們得到一個指數上升的方程式，藉由這個方程式我們可以預測鈷矽化合物(CoSi2)的混合層數。在5在15的鈷原子層中，從AES強度氧鈷比飽和的強度變化換轉成氧的吸附層數，我們可以用一個指數上升的方程式曲線來近似這些數據。這個方程式可寫成IO = (IO)0 {exp[(tCo-t0)/D]-1}，其中(IO)0 = 0.41是氧的吸附比；t0 = 2.16 ML是鈷矽化合物(CoSi2)的混合層數；D = 6.98 ML是氧的平均擴散深度。 在最後的方法中，介於鐵磁層鈷與反鐵層氧化鈷介面的氧中，形成氧阻隔層，它會降低鐵磁層鈷與反鐵層氧化鈷的交換作用。另一方面此氧阻隔層也降低反鐵層氧化鈷的形成效率。 吾人提出三項重要的建議，它們分別是「零場冷卻過程」、「交換偏移磁性相圖」和「研究超薄反鐵磁層氧化鈷的表面形貌」。未來這三項建議若被實驗執行時，這可使我們交換偏移作用在半導體上的初步研究提升為交換偏移作用在半導體上的研究基石。Item 氧與氧化鈷在鈷／矽(111)超薄膜上之磁性研究(2008) 張惟祐; Michael摘要 本實驗在超高真空的環境中，使用蒸鍍的方式將Co膜成長在Si (111)-7×7表面上，通入高純度之O2來研究曝氧效應對於Co/Si(111)超薄膜之影響，以歐傑電子能譜儀分析其表面成份，以低能量電子繞射儀以及反射式高能量電子繞射儀觀察其表面週期性結構，以表面磁光柯爾效應儀量測其磁性質。 在純Si (111)基板以及CoSi2介面上，O2會有弱物理吸附而不形成化合態；在鍍上Co膜後，O2吸附之效應較強，且吸附效果隨著Co膜厚成正相關。而O2的吸附作用將改變Co/Si(111)超薄膜之表面磁性層的電子組態改變，故MS、MR與其磁滯曲線角型比皆呈現下降之趨勢。此外由於O2的吸附之效應，一方面降低了有效磁性Co的層數，因而降低了HC；另一方面形成了釘紮區域(pinning sites)阻礙磁化的反轉，因而提高HC，而本系統所觀測到HC之變化為此兩種效應互相競爭的結果。 另一方面，以氧壓下鍍Co的方式製作超薄反鐵磁CoO膜於11 ML Co/Si (111)上，其易磁化軸由原本的水平膜面轉變至傾斜出膜面。且經過場冷卻至150 K可發現水平膜面與垂直膜面兩方向皆有交換偏壓的現象產生。於 CoO膜厚為20 ML時，此系統有最大水平膜面交換偏向場為258 Oe，且其阻隔溫度為200 K；而於CoO膜厚為15 ML時，此系統有最大垂直膜面交換偏向場為924 Oe，且其阻隔溫度為164 K。Item 共催化劑修飾於矽微米柱以提升光催化產氫之效率(2016) 楊凱智; Yang, Kai-Chih石化燃料快速之消耗，使可再生之替代能源更加被重視。近期以半導體材料進行光催化水分解之研究蓬勃發展，乃因光陰極產生之氫氣已被視為具發展性之替代能源。本實驗藉微影與乾蝕刻技術將矽基板蝕刻成矽微米柱結構(Si MWs)，以提升光陰極之吸光率與反應面積。然而其光生載子動能偏低與表面易生成氧化物之問題，使矽無法有效進行光催化水分解反應。 故第一部分實驗以簡易化學合成法，將共催化劑鈷二硫屬化物(CoX2)修飾於矽微米柱上於廣範pH值溶液進行光催化產氫反應，CoX2降低因矽照光所產生之電子電洞對之再結合，進而提升光催化水分解之效率，並因其核-殼狀結構隔絕矽表面與氧氣之接觸，抑制矽表面生成氧化層，進而提高光陰極材料之穩定性。實驗中修飾二硫化鈷之光陰極(Si@CoS2)於酸性溶液下表現優於修飾二硒化鈷之光陰極(Si@CoSe2)，乃因Si@CoS2具較大活性面積與較高之吸光率。然而，於中性與鹼性溶液之瞬態電流量測中，Si@CoS2具不穩定與過衝電流之現象產生。反觀地，Si@CoSe2穩定於廣範pH值溶液進行300分鐘反應，於鹼性溶液之計時伏安量測後，其光電流密度提升至-5.0 mA cm-2，乃因CoSe2轉為非晶相結構，使其裸露更多活性端與氫離子進行反應。 然而，因CoX2與p型矽之界面產生不適合之能帶彎曲，降低電子之傳輸效率，故於第二部分實驗選用能與p型矽產生p-n接面之共催化劑二硫化鉬(MoS2)，並對MoS2摻雜過渡金屬(MMoSx；M = Fe, Co, Ni)，使MoS2裸露出更多活性端。於X光繞射與拉曼圖譜發現，異金屬原子之摻雜破壞MoS2之晶格結構，呈現非晶相之結構。於酸性溶液下，修飾MoS2之光陰極(Si@MoS2)於外加偏壓為零伏下之光電流密度達到-8.41 mA cm-2，其中以摻雜鈷金屬原子之光陰極表現最佳，其光電流密度於外加偏壓為下達到-17.2 mA cm-2。藉X光吸收能譜發現，MMoSx中僅鈷與鎳金屬原子為以取代鉬原子之方式摻雜入MoS2內，其中以摻雜鈷原子之MoS2裸露出最多之活性端，於計時伏安量測亦可發現，Si@MoS2摻雜鈷原子後其法拉第常數由原本63%提升至81%。Item 矽單層在銀薄膜上的表面形貌與能譜分析(2016) 蘇泰龍; SU, Tai-Lung在文獻中得知可以在單晶金屬表面上成長矽單層結構，在本實驗中Si(111)-(7×7)表面上成長6 ML的Ag(111)薄膜取代單晶銀塊材，然後在成長矽單層結構在銀薄膜上。首先將矽基板經過Flash與熱退火的步驟製成Si(111)-(7×7)，然後降至100 K後鍍上6 ML的銀，溫度回到室溫在加熱退火至570 K，等樣品緩慢降至室溫就完成銀薄膜的製備，接著成長矽單層。 要成長矽單層，基底需要維持在500 K以上，在本實驗選擇將銀薄膜維持在550 K，鍍上1 ML的矽，就完成矽單層的製作。在此溫度製備完成的矽單層，可以用STM觀察到四種矽單層結構，分別是4×4、 、兩種 結構，除了結構上再加上STS結果，比較後發現並無差異。 因為基底並非銀塊材，所以用LEED觀察後發現Ag(1×1)會發生錯位，用STM觀察也得到相同的結果，並發現銀薄膜的錯位對矽單層的STS結果並無影響。 但當銀薄膜的厚度不同，會表現不同的特性，在6 ML的銀薄膜上鍍矽可發現矽單層，但在1 ML的銀薄膜上鍍矽卻沒有矽單層，推測鍍上去的矽與銀發生翻轉而往下埋入成為矽基板的一部分，所以6 ML的銀薄膜確實可用來代替銀塊材。