物理學系
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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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Item 雷射照射下石墨烯/二硫化鉬與六方氮化硼/二硫化鉬雙層異質結構之穩定性(2023) 許聖郁; Hsu, Sheng-Yu本研究使用拉曼光譜及螢光光譜，研究了二硫化鉬和石墨烯/二硫化鉬和六方氮化硼/二硫化鉬等結構在不同雷射功率下的穩定性。結果顯示，在石墨烯/二硫化鉬和六方氮化硼/二硫化鉬等異質結構中，薄膜能夠隔絕大氣並增強二硫化鉬受雷射影響的穩定性。原子力顯微鏡表面形貌和拉曼光譜顯示，經過56 mW、30 mW雷射照射裸露的二硫化鉬後，二硫化鉬會凸起並發生結構變化，並且拉曼訊號在30分鐘後衰減至原本的10 %。結構變化的過程中，A1g和E2g兩個特徵峰會發生紅移，A1g的紅移是由氧化產生的p-dope所引起，而E2g則是由結構變化產生的應變所導致。對於石墨烯/二硫化鉬系統，我們觀察到不同的光譜特徵。在雷射照射過程中，拉曼特徵峰和光致螢光強度並沒有快速下降，這顯示結構變化現象被抑制。而對於六方氮化硼/二硫化鉬30 mW的實驗組中，觀察到拉曼特徵峰和光致螢光強度呈現先上升的趨勢，因此推測在略低於30 mW雷射的環境下，六方氮化硼/二硫化鉬能夠保持穩定。結果顯示石墨烯/二硫化鉬受雷射照射影響的穩定性最佳，六方氮化硼/二硫化鉬次之，未經覆蓋而裸露的二硫化鉬穩定性最差。Item 量產型石墨烯作為紫外光發光二極體透明電流擴散層(2022) 陳又綺; Chen, You-Ci本研究以鎳金屬為催化劑，以電漿輔助式化學氣相沉積(Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition;PECVD)於基板上生長石墨烯薄膜作為透明電流擴散層。為於目標基板與石墨烯透明電流擴散層之間形成類歐姆接觸，本研究使用原子層化學氣相沉積(ALCVD)於目標氮化鎵基板表面沉積氧化鎳薄膜作為緩衝層，並對兩者進行熱退火合金化，以降低功函數差異造成之能障，藉優化參數實現低接觸電阻、高 UV 穿透之透明電流擴散層。以圓形傳輸線量測(CTLM)，檢視各製程參數對石墨烯透明電流擴散層與紫外光發光二極體表層之 p 型氮化鎵介面特性之影響。最終藉加入氧化鎳緩衝層，使介面間自蕭特基接觸轉為類歐姆接觸。達成具低特徵接觸電阻與類歐姆接觸之介面特性之大面積高品質石墨烯作為紫外光發光二極體透明電流擴散層之應用。Item 石墨烯作為深紫外發光二極體透明電流擴散層之應用—石墨烯/氧化鎳/氮化鎵磊晶介面研究(2022) 王晏承; Wang, Yan-Cheng石墨烯(Graphene)為一種全為碳原子所組成之層狀結構體，並且每一個碳原子皆為sp2混成(sp2 Hybridization)，最終形成六角形蜂巢狀晶格結構。其諸多特性皆使學界與業界引起了極大興趣，如單原子層之厚度、零能隙、高熱力穩定性、高機械性能、極高之載子遷移率，以及於各光波長下皆有高穿透度，使得其做為深紫外光(UVC)發光二極體之透明電流擴散層(Transparent Conductive Film)眾多材料中之佼佼者。然而，石墨烯作為透明電流擴散層仍有幾項缺陷尚須克服，首先其功函數值遠小於p摻雜之氮化鎵(p-GaN)，使得兩材料無法僅靠熱退火擴散製程消除電洞傳輸時之能障。再者，較難以大面積直接生長石墨烯，過去常以轉印之方式製備，但此方法除無法量產外，轉印期間也容易使石墨烯產生污染與皺摺。為解決上述問題，本研究使用原子層氣相沉積法(Atomic Layer Deposition ; ALD)，於石墨烯與p摻雜氮化鎵層之間，生長功函數介於兩材料之間之氧化鎳作為緩衝層，以改善內建電位(Vbi)之大小，進而使得蕭特基能障(Schottky Barrier)降低，使元件特性由整流特徵轉變為電阻特徵。此外，本實驗使用鎳金屬作為催化劑，並藉由電漿輔助式化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ; PECVD)直接於深紫外光磊晶基板上生長大面積石墨烯薄膜，該工藝可有效降低製程溫度，亦將轉印之製程消除，使量產目標之可能性增加。透過紫外光電子能譜（UPS）確認功函數之改善。並使用穿透式電子顯微鏡進行選區電子衍射（Selected Area Electron Diffraction ; SAED）測得石墨烯之層距為0.334 nm，其數值與理論值相符。經NiO緩衝層參數改善後介面電性由蕭特基接觸轉變為歐姆接觸，且其特徵接觸電阻ρ_c亦降低至2.6×10^(-5) (Ω-cm2)，因此將石墨烯及緩衝層作為深紫外光發光二極體之透明電流層具相當潛力。Item 鐵鈀合金在石墨烯上的表面形貌與磁性(2022) 尹浚翰; Yin, Chun-Han近年來石墨烯由於其較長的自旋散射距離，成為自旋電子學中備受關注的二維材料之一，為了解決CVD製成的大範圍單層石墨烯，因電極與石墨烯間的接觸電阻，使得其傳輸自旋電子流的效果不佳，因此如何提高自旋電子注入效率成為主要研究目標。較佳的做法為使用磁性材料當作電極，磁化後並注入電流以提高自旋電子注入效率。本研究著重於了解鐵鈀合金在石墨烯上的磁性表現與表面形貌，作為往後工業應用上的基礎。本研究使用原子力顯微鏡的接觸模式，清理轉印過後石墨烯上的殘留顆粒，發現鐵鈀合金在清理過後的石墨烯上表面粗糙度僅有些微下降，而矯頑場上升約5 Oe。此外在分析不同厚度的鐵鈀合金在石墨烯上的表面形貌及磁性表現後，發現在厚度較低時鐵鈀合金的成長模式對於基板材料相當敏感，而當鐵鈀合金厚度為8 nm時表現趨於穩定。根據以上結果進一步製作元件以量測其磁阻，發現石墨烯對於鐵鈀合金的磁阻表現也有相當程度的影響，其磁阻變化率下降10倍。這些結果將有助於未來對於石墨烯和磁性材料異質結構的研究發展。Item 石墨烯在不同基板上的偏振解析拉曼光譜(2021) 張瑀真; Chang, Yu-Chen石墨烯為一種單層碳原子構成蜂巢狀二維平面的特殊材料，自2004年開始，單層的石墨烯成功地被塊狀的石墨剝離後，近幾年大家開始探索且研發其他更多不同導電特性的二維材料。石墨烯具有獨特的高導電、高導熱以及對光的高敏感性而備受重視。本研究利用化學溶劑濕式蝕刻法以及氣泡轉移法，以在不影響石墨烯品質的情況下轉移到矽基板，測量石墨烯二維材料的原子振動反應並探討與其基板的交互作用情形，利用偏振拉曼光譜儀系統量測原子振動的偏振狀態。本研究使用不同偏振態的入射光 （圓偏振光、線性偏振光）照射石墨烯樣品，讓石墨烯因在不同基板上的耦合效應不同而破壞了簡併振動帶，因而使得簡併聲子振動比例有所不同，也導致偏振拉曼振動狀態和振動強度的改變。我們更進一步利用石墨烯中簡併聲子振動帶的特性量測到二維材料具有旋光轉換的效應。本研究也將會介紹如何使用偏振程度（Degree of polarization）的算式結合拉曼光譜來了解不同基板上石墨烯原子振動狀態的偏振特性並能夠藉由數值模擬來驗證實驗結果。這些成果及實驗方法將有助於深入研究光與二維材料與基板交互作用，探討更多基本的材料物理特性及未來可能的應用。Item 硒化銦-石墨烯異質結構電導的第一原理研究(2019) 蔡晴羽; Cai, Sylvia Qingyu這項研究是針對一系列由單層硒化銦（SL-InSe）和單層石墨烯（SLG）組成的凡德瓦異質結構所進行的第一原理研究。研究過程中，依照硒化銦與石墨烯層間不匹配（Mismatch）的邊界形貌將一系列異質結構量子元件劃分成兩類，以探究其性質差異並進行計算。 本研究關注的是硒化銦-石墨烯異質結構的量子傳輸特性，所有計算模擬的理論基礎結合了密度泛函理論（DFT）與Keldysh非平衡格林函數（NEGF）理論。進階的量子傳輸計算由Nanodcal完成，Nanodcal是一種基於NEGF-DFT理論方法的計算工具，本研究中使用的所有建模與計算工具包括：VASP，VESTA，Device Studio和Nanodcal。研究結果呈現出所選系列中硒化銦-石墨烯異質結構的量子傳輸趨勢。Item 石墨烯插層對Co/Cu薄膜的磁特性影響研究(2016) 張育杰; Chang, Yu-Chien本研究在水溶液環境中利用電化學的方式成長Co薄膜在Cu(100)及graphene /Cu上並進行磁性量測，再加入紫精酸的異質介面，研究Co薄膜在不同的介面對磁特性的影響，其中使用循環伏安法量測其成分組成，並使用磁光柯爾效應進行磁性量測。發現5至20 nm的Co薄膜在Cu(100)及graphene/Cu表面上成長，隨著厚度上升皆表現出縱向方向為磁化易軸，接著進一步分析縱向的磁滯曲線可以得到其飽和磁化量、殘磁、方正度以及矯頑力。Co/Cu(100)於不同電位測量時，其飽和磁化量、殘磁、矯頑力並無明顯的變化，而Co/graphene/Cu上則在特定的厚度會產生雙磁滯曲線疊加的現象，並且隨著電位可以控制其磁特性，比較石墨烯插層對Co/Cu薄膜的矯頑力影響，發現在任何電位下Co/Cu(100)薄膜的矯頑力皆大於Co/graphene /Cu薄膜。而後在Co/Cu(100)上覆蓋紫精酸會使得較薄的Co膜其飽和磁化量與殘磁下降且矯頑力上升，但是至12 nm以上時便不受影響，然而Co/grap hene/Cu於不同電位測量時，覆蓋紫精酸並無明顯變化。此研究發現在紫精酸及石墨烯之異質介面對Co薄膜受電位控制時的磁特性有微小的變化，對於開發電控制磁性元件附有應用潛力。Item 適用於發光二極體導電擴散層之石墨烯材料特性研究(2016) 馬逸倫; Ma, I-Lun石墨烯是一種由碳原子六角形陣列的二維碳材料，其具有卓越的特性，如低片電阻、高穿透度、機械與熱特性等，被認為是未來優良之透明導電電極能夠運用於許多光電子元件上。 本實驗中，吾等將化學氣相沉積生產之石墨烯運用於發光二極體元件之p-GaN上作為透明導電電流擴散層。化學氣相沉積5 sccm甲烷、10 sccm氫氣與100 ~ 500 sccm氬氣濃度混和於攝氏900 ℃沉積石墨烯薄膜，接續運用奈米轉印技術將石墨稀轉印至發光二極體元件之p-GaN上。為了減少石墨烯與p-GaN界面之間蕭特基位能障，在p-GaN表面先沉積厚度為3奈米之鎳奈米層(Ni thin film)，緊接著將樣品放置於含氧氣體中以攝氏400℃進行熱退火3分鐘，使其鎳奈米層轉換成氧化鎳(NiO)，後續將石墨烯轉印於氧化鎳上再做一次熱退火使石墨烯與NiO/ p-GaN緊密接合，以降低石墨烯與p-GaN之間之蕭特基位能障進而形成歐姆接觸。最後使用圓形傳輸線模型(CTLM)進行電性量測。