物理學系
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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 半導體材料GaSe1-xSx ( 0 ≦ x ≦ 1)之光譜性質研究(2010) 黃姿方; Tz-Fang Huang我們研究非線性光學半導體GaSe1-xSx (x = 0.00、0.01、0.03、0.14、0.18、0.26、0.37 及 1.00 ) 單晶塊材的光譜性質。首先，GaSe的拉曼散射光譜顯示四個拉曼活性振動模，其頻率位置在134 cm-1、212 cm-1、250 cm-1及307 cm-1，拉曼峰頻率位置隨著摻硫離子濃度上升而有藍移的現象；當x ≧ 0.18 時，我們觀察到多了一個160 cm-1拉曼峰，隨著摻雜硫離子濃度增加而對應到GaS的188.5 cm-1拉曼峰，這些拉曼散射光譜的變化與GaSe1-xSx層狀堆疊結構的改變有緊密的關聯性。此外，我們觀察到光激螢光光譜在x ≧ 0.18 時，其螢光峰的半高寬明顯變寬，且峰值的光子能量大於能隙，推測此時樣品與GaS同屬間接半導體，而多出來的能量即為聲子放射所造成。 我們進一步研究GaSe1-xSx的室溫全頻光譜與變溫穿透光譜，其中紅外聲子吸收峰隨著摻雜硫離子濃度上升而有藍移現象；由於摻雜硫離子後層間距離縮小，電子與離子作用距離較短因此作用力較強，所以造成能隙上升的現象；我們觀察到不同硫離子濃度樣品能隙的溫度變化率，在x ≧ 0.18 時略為上升後下降與低摻雜樣品的變化不同，此結果亦呼應堆疊結構的變化。最後，我們藉由使用第一原理理論計算GaSe在Γ點的聲子振動特性，並與拉曼散射光譜實驗及紅外光活性振動的實驗結果進行比較。Item La(2-x)/3NaxTiO3與Nd(2-x)/3LixTiO3微波陶瓷材料之拉曼光譜與延伸X光吸收精細結構(2008) 邱靖玉; Ching-Yu Chiu本文將討論A2/3BO3缺陷型鈣鈦礦材料，利用拉曼散射及延伸X光吸收精細結構 (EXAFS) 的量測，得到摻雜鈉的La(2-x)/3NaxTiO3 (0.02≦x≦0.5) 與摻雜鋰的Nd(2-x)/3LixTiO3 (0.1≦x≦0.5) 之結構與微波介電特性的關聯性。從X光繞射與拉曼光譜中，兩種材料在光譜上皆有明顯改變，估計有相變發生。從群論理論分析，可得到拉曼光譜中各頻率代表的原子振動方式。拉曼光譜在200~400 cm-1區域中，與A-site相關的E (239、254 cm-1) 與A1 (322、338 cm-1) 振動模，隨著摻雜鈉與鋰的濃度增加，La(2-x)/3NaxTiO3與Nd(2-x)/3LixTiO3分別表現出紅移與藍移的現象，聲子頻率位移相反與A-site縮減質量速度和介電常數上升快慢有關聯。拉曼光譜得到AO12 (AO6) 的緊密度變大，會使得B-site的鍵結強度減弱。Nd(2-x)/3LixTiO3中的A1 (471 cm-1) 振動膜發現有紅移現象，表示沿z軸上O-Ti-O鍵結強度變鬆散。由EXAFS得知，Nd(2-x)/3LixTiO3在x≦0.3時，隨著摻雜鋰的濃度愈高，平均Ti-O的鍵長增加，即氧八面體變大與介電常數成正比，且沿著z軸上O-Ti-O的鍵長也增加；x>0.3時，隨鋰摻雜增加，平均Ti-O鍵長縮小，亦與介電常數成正比。隨著摻雜物增加，A-site有序性減小，拉曼光譜中的各聲子半高寬均變寬，與Q×f值成反比。由拉曼散射與X光吸收精細結構實驗中，皆可得到兩系列材料的微波介電特性，與內部微結構均有密切的關係。Item 烏采結構半導體的拉曼光譜與光致螢光光譜(2004) 吳國存; Gwo Tswin Wu我們由Cornell大學得到一組烏采結構氮化銦塊材（膜厚>1μm）樣品進行其光學特性的分析。另一方面，我們研究烏采結構氮化鎵奈米線以及氧化鋅奈米線，從文獻上的資訊得知這兩種烏采結構半導體的能隙在3.2eV～3.4eV，位於紫外光區，與氮化銦的能隙，0.7eV～0.8eV，位於紅外光區恰好是兩個極端，因此，可以進一步比較其光學性質。 在本論文中，我們先於室溫下量測三種不同烏采結構半導體的光致螢光光譜，藉以確認樣品的能隙，再運用不同的雷射光源當作激發光源來得到室溫下烏采結構半導體的拉曼散射光譜，所使用的雷射光源分別為325nm(He-Cd laser)，442nm(He-Cd laser)，488nm，514nm(Ar-ion laser)，633nm(He-Ne laser)以及785nm(solid-state laser)。對於不同的烏采結構半導體在拉曼散射光譜中可以清楚的觀察到的特徵光譜模型，分別為A1(LO)，E2(high)，以及E2(LO)。由拉曼散射光譜圖可以清楚的發現氮化銦樣品的A1(LO)-phonon mode的位置會隨著激發光源能量的不同而有紅位移的現象。即其聲子頻率會隨著激發光源的能量的遞減而遞增，並且可以明顯的發現A1(LO)-phonon mode的峰值強度亦會隨著激發光光源能量的遞減而遞增。而氮化鎵樣品的A1(LO)-phonon mode的位置則會隨著激發光源能量的不同而有藍位移的現象。即其聲子頻率會隨著激發光源的能量的遞增而遞減，並且可以明顯的發現A1(LO)-phonon mode的峰值強度亦會隨著激發光光源能量的遞增而遞增。在氧化鋅樣品方面A1(LO)-phonon mode的峰值強度亦會隨著激發光光源能量的遞增而遞增，但是峰值不會出現明顯位移的現象。由氧化鋅所得到的結論，我們相信氮化銦與氮化鎵樣品具有很高的缺陷或雜質的存在，以致於A1(LO)聲子模在拉曼光譜中的峰值有位移現象。 除了光譜實驗上的量測外，由於我們知道樣品表面有大量載子存在，以至於造成A1(LO)-phonon和電漿耦合效應，因此利用程式模擬來了解其耦合效應所具有的物理意義。Item 高溫超導銅氧化物Y1-xCaxBa2Cu3Oy和Y1-xPrxBa2Cu4O8之光譜研究(2004) 翁士民; Shih-Min Weng我們研究摻雜不同電洞濃度之銅氧化物超導體Y1-xCaxBa2Cu3Oy與次摻雜之Y1-xPrxBa2Cu4O8的光譜特性，這些資訊有助於我們了解在不同相圖區域的樣品之內部電子結構、晶格動力學及雙磁振子激發的變化。 首先，藉由分析Y1-xCaxBa2Cu3Oy的全頻光譜，我們發現，隨著電洞濃度增加，紅外光活性聲子逐漸被屏蔽，電漿邊界有藍位移的趨勢，尤其重要的是光學電導率顯現高頻往低頻的權重轉移現象，與Y1-xCaxBa2Cu3Oy的電性相轉變有緊密的關連性。此外，總和定理的分析顯示過摻雜樣品的有效電荷數目偏離Tc與電洞濃度的關係曲線。 其次，我們分析Y1-xCaxBa2Cu3Oy的拉曼散射光譜，實驗結果顯示電子-聲子交互作用引起O(2,3)反向振動模的不對稱，隨著電洞濃度增加，頻率往低頻偏移至過摻雜而趨緩，有趣地是，僅有理想摻雜樣品的聲子自洽能受到超導臨界溫度之影響。另一方面，我們觀察到高頻拉曼散射光譜呈現雙磁振子的激發峰，隨著電洞濃度增加，雙磁振子的峰值往低頻偏移且半高寬變大，顯示其超交換能變小，衰減參數變大，反鐵磁性短程有序的相干長度變短。 最後，我們觀察到Y0.9Pr0.1Ba2Cu4O8樣品的雙磁振子峰值，介於YBa2Cu4O8與PrBa2Cu4O8的雙磁振子激發峰之間。Item 寬能帶氧化鋅、氮化鎵奈米晶體之高壓拉曼光譜研究(2003) 徐意娟; Hsu Yi Chuan本論文內容共可分為兩大部分：第一部份主要研究各種形狀及大小的奈米氧化鋅樣品，在高壓作用下的聲子特性以及其結構相變發生之壓力，第二部分則是研究不同載子濃度的氮化鎵奈米線，在壓力作用下電性發生變化的現象，以應證其A1(LO)聲子不對稱的原因。 由常溫常壓下氧化鋅各樣品的拉曼光譜圖，發現量子點樣品在1050cm-1處看到一個可能是由於表面效應而產生的聲子。在ZnO升壓的過程中，聲子頻率與壓力呈線性的關係，並發現奈米氧化鋅材料的結構相變壓力較塊材高，當粒徑愈小相變壓力愈高，且其高壓相也愈不穩定。本論文所使用之ZnO樣品發生結構相變的壓力範圍分述如下：27nm dots：在8.7～11.6GPa之間，54nm dots：是在9.2～11.2GPa之間，而205nm rods：是在9.7～10.9GPa之間。所有的樣品於壓力降到約1.5～2.1GPa時，氯化鈉結構的拉曼聲子會完全消失而回復烏采結構，也就是說氧化鋅奈米結構的結構高壓相變過程是可逆的，但在烏采結構恢復前，會先相變至一個與烏采結構相近的中間暫穩態相，此中間態相與原子沿C軸方向的排列有密切的關係。 由常溫常壓下氮化鎵各樣品的拉曼光譜圖中，發現隨著420cm-1附近的布里淵區邊界聲子強度的增強，A1(LO)聲子強度漸強且變得不對稱，此現象與載子濃度有很大的關係，因為較高的雜質濃度會增加聲子間發生交互作用（多階拉曼散射發生）的機率，由上述可判斷本實驗之氮化鎵奈米線樣品的載子濃度為：A6＜S2＜S1。而在隨壓力變化的拉曼光譜圖中，當壓力到達某值時，A1(TO)聲子與壓力之線性關係斜率會突然發生改變，此時氮化鎵之電性由半導體轉變導體，本實驗中樣品的相變壓力分別為S1：12.5GPa，S2：23.2GPa，A6：24.2GPa，由此推斷樣品的載子濃度應為：A6＜S2＜S1，由上述實驗結果可知，LO聲子的形狀和強度確實是載子濃度的效應，而非表面聲子。