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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Item 抑制矽化物生成的低溫鐵薄膜之成長與磁性研究(2011) 涂文廷; Wen-Tin Tu相較於室溫成長，低溫下成長於矽基板上的鐵薄膜成功的減少了矽和鐵介面間的矽化物產生。在鐵矽介面間，5到15層低溫成長的鐵薄膜，在350K下都能夠維持穩定的狀態。同時，低溫成長的鐵薄膜其表面相當的平整，粗糙度約在0.4到0.6個奈米間。因此，低溫的鐵薄膜被用來做為一介面層，接續在室溫下繼續蒸鍍鐵薄膜。我們利用磁異相能的單一磁矩模型，來模擬矯頑場的變化，並推論和討論表面及體積異相能。Item 超高真空系統架設與鐵在低溫下成長於金與矽基板之研究(2009) 林彥穎; Lin Yen-Ying我們建立了一部多功能超高真空系統，其背景壓力約在3x10^-10托耳。而用電子穿隧掃描顯微鏡來觀測樣品所得到的表面形貌圖片可以藉由石墨和單晶矽基板來校正。在180K將鐵成長於金(111)表面的系統中，發現有雙生的核成長在金(111)重構表面fcc結構的紐節處，這和在90K曝氙成長的結果非常不一樣。當再一次鍍膜於180K，使膜厚度達0.45個原子層後再以室溫退火處理，發現金的奈米顆粒成長呈現隨機分布。而在金(111)的面上有些區域呈現與面(111)相鄰斜面的結構，鐵在此相鄰結構上的成長和另一個相鄰面，金(788)面，的系統完全不一樣。最後，我們同時建置了磁光柯爾效應量測裝置，其最大磁場可達4300高斯。同時我們也成功的量測到鐵薄膜在矽基板平面方向的磁滯曲線。Item 矽在銀/矽(111)-(√3x√3)與銀/鍺(111)-(√3x√3)表面上的成長(2014) 謝伯宜; Hsieh, Po-I本實驗將矽原子蒸鍍於不同表面溫度之銀/矽(111)-(√3x√3)與銀/鍺(111)-(√3x√3)表面，並以掃描穿隧式顯微鏡(STM)觀察矽原子於兩表面的成長。在矽/銀/矽系統中，√3x√3島緣之下層發生了矽-銀交換的現象，矽原子將以Step-growth的形式自√3x√3島緣併入基底，使得上層√3x√3島面積比例上升。在矽/銀/鍺系統中，在表面上可觀察到兩種規則性結構，分別為 √3x√3島以及有序結構。√3x√3島為矽原子與下方銀原子層交換所形成之週期性島，有序結構為矽原子於表面上排列組成之單層矽結構。該有序結構依原子排列方式，可進一步區分為2x2六角結構以及矩形結構。Item 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。Item 矽原子在銥(100)切面上的動態行為與交互作用(2016) 張琬喻; Chang, Wan-Yu本實驗利用場離子顯微鏡觀察吸附矽原子在銥(100)切面上的動態行為及交互作用。利用單顆吸附矽原子在不同溫度下的熱擴散運動，並配合Arrhenius plot求得擴散活化能E_d=0.91±0.02 eV。雙顆吸附矽原子在加熱到400 K以上時，彼此間的距離較低溫時的大，也間接證明在此溫度下，原子有足夠的能量去排列成有序結構。觀察雙顆吸附矽原子在銥(100)切面上的動態分布，顯示出矽原子在銥(100)切面上會位於不同佔位上(例如：四重對稱站位、橋位和上位)，也表示矽原子彼此間的交互作用力大於矽原子與基底間的交互作用。雙顆吸附矽原子會在相距三個銥基底的晶格常數下處在最低的交互作用能0.086 eV。原子間的交互作用會受到基底的二維自由電子氣影響，產生Fridel oscillation的現象，藉由理論公式與實驗數據擬合，可以得到銥(100)切面上的費米波向量應該為1.35 Å。當加熱到431 K時，蒸鍍在銥(100)切面下的矽原子會發生上行運動。Item 矽於鎢表面上的擴散與成長(2015) 王晨育; Wang, Chen-Yu本實驗使用場離子顯微鏡研究矽原子吸附在鎢表面上的擴散行為與排列方式。藉由擴散運動實驗，我們得到單顆矽原子在鎢(110)和鎢(211)上的擴散活化能分別為0.66±0.04(eV)和0.48±0.01(eV)。在排列方面的觀察發現：鎢(110)上的矽原子在高覆蓋率時長成(2√2/√3×4/√3)R35.26結構；鎢(211)上的矽原子排成有間隔的直鏈狀結構；鎢(111)上的矽原子排成三角或直鏈型結構；鎢(411)上的矽原子排成(1×1)結構。 另外，我們為了蒸鍍鍺而嘗試了幾種方法，其中發現使用鎢舟是比較簡單有效的方法。Item 鈷在矽(111)-7×7與鈷在(√3×√3)-Ag/Si(111)表面隨溫度變化之行為研究(2006) 郭長祐室溫下的鈷會與矽發生電子轉換的反應，而使得矽（111）-（7×7）的adatom從原本在掃描穿隧顯微鏡（STM）下的亮點轉而成為暗點，經由統計發現鈷所造成的電子態轉換集中在（7×7）重構中未堆疊錯誤半單位晶格的中間位置的adatom上。 我們利用可變溫的掃描穿隧顯微鏡（VT-STM），在不同的低溫下觀察鈷在矽表面的行為。經由實驗與統計，我們發現鈷在100K的溫度下不會與矽基底發生電子的轉換。再接下來的變溫實驗裡，我們成功的找出鈷在矽表面發生電子轉換的臨界溫度為126K ~ 130K之間。我們並推測，在較高溫度時鈷原子會有擴散的行為，擴散到（7×7）重構中未堆疊錯誤半單位晶格的中間位置並與adatom發生反應。 在鈷蒸鍍在（√3×√3）銀/矽（111）的系統裡，我們發現室溫下的鈷是單純且均勻的吸附在銀/矽的表面上，並沒有對銀/矽的表面產生任何的變化。我們將溫度升高至100、200、300、400及500℃後，再進行STM的觀察。觀察後發現，溫度升高至200℃之後，鈷的原子團開始發生聚集。隨著溫度的增加，鈷原子的聚集現象越明顯，而且有向√3島的邊緣聚集的趨勢，但我們仍然沒有發現鈷原子對於銀/矽的基底造成其它的影響。因此我們知道，單層的銀原子就可以有效的阻止鈷與矽產生電子的轉換。Item 鈷原子團在 根號三乘根號三-銀/矽(111)面上聚集分布的研究(2004) 高執貴本文是將鈷蒸鍍在 根號三乘根號三-銀/矽(111)面上，我們利用掃描穿隧顯微儀（STM）來研究鈷在銀所產生的根號三島上聚集與分布趨勢，在不同鍍量與不同溫度下，都出現了特別的現象。 我們分別改蒸鍍了0.9、1.35、1.8、2.25 ML的鈷，發現鈷有往邊緣堆積與鏈狀排列的趨勢，原因是根號三島上有某些區域的電子密度與空域密度特別高而造成鈷聚集。 接著改變不同的溫度，將蒸鍍1.8 ML的樣品加熱處理室溫～ 400 ℃，再降回室溫掃描。經加熱處理100 ℃後，鈷原子團邊緣堆積減少，而且整個根號三島上原子團也明顯變少，推測是鈷與銀相互交換造成。再加熱處理200 ～ 400℃，鈷原子團移動漸漸趨於平衡。 我們在升溫的過程中也發現了一些比較特殊的結構，例如根號三島上有一些突起的島，計算其高度，約是鈷一個單層的高度，研判是鈷鑽入所造成的隆起。我們也發現一些規則排列的三角結構，計算其原子間距，研判不是單純鈷、銀或矽的堆積，由於鈷銀不會有化學反應，也不是鈷銀化合物的堆積，推論應該是鈷矽化合物所產生的堆積。