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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    渦旋光對低維度材料與磁性薄膜異質結構之光電響應增益探討
    (2024) 林士傑; Lin, Shih-Chieh
    本研究將藉由將拉蓋爾-高斯(Laguerre-Gaussian, LG)光束照射在磁性材料與低維度材料的異質結構上,以探討帶有軌道角動量的渦旋光對其所產生的效應。由於LG光束具有特殊的電場分佈,藉由理論推測可能會與材料表面的電子海進行交互作用進而產生環形電流及垂直磁場。在材料的選擇上我們使用鈷作為鐵磁性材料,而低維度材料是選用具有相近能隙的半導體材料:MoS2及C60來進行探討。首先我們探討Co與MoS2的異質結構,由於在先前的研究中發現在Co/MoS2系統中鈷原子會使MoS2具有特殊的磁各異向性,提供了Co/MoS2異質結構與LG光束間交互作用的可能性。再來我們試著於鈷薄膜中摻入C60薄膜,由先前的研究指出Co與C60會有電子交換行為使得C60會帶有磁性,因此我們便以Co/C60/Co/MoS2異質結構來探討此結構與Co/MoS2異質結構間的差異,進一步研究鐵磁薄膜與低維度材料異質結構對LG光束的響應。最後,我們試著改變鐵磁材料與低維度材料的結構,由層狀堆疊改為合金的結構,探討Co-C60合金薄膜對渦旋光間的響應。研究結果顯示在二硫化鉬上透過蒸鍍法鍍上一層鈷薄膜後,會使得該元件對LG光的光電響應更為明顯;另外在Co/C60/Co/MoS2異質結構上發現在鈷薄膜中摻入C60薄膜的多層堆疊結構有著更顯著的光電響應,並且對LG光束也有著更強的反應。另外,在Co-C60合金的實驗中發現,對其照射渦旋光時此合金薄膜的阻值會隨著軌道角動量增加而上升。在物理機制的探討中,我們藉由從電子自旋的疊加態分佈,去探討LG光束所造成的外加磁場對光電響應的影響。
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    利用軌道角動量光源調控二維材料記憶體元件之研究
    (2023) 王柏文; Wang, Po-Wen
    二維過渡金屬二硫化物(2D TMD)材料以其出色的固有性質和巨大的電子應用潛力而聞名,尤其在記憶體應用方面更具潛力。最近的研究表明,基於二硫化鉬的元件通過將載流子儲存在功能性陷阱結構中展現出記憶特性。在這裡,我們提出了一種新的方法,通過照射具有不同軌道角動量(Orbital Angular Momentum, OAM)的渦旋光於二硫化鉬電晶體上,觀察其記憶特性。隨著拉蓋爾-高斯光束所給予的拓撲電荷(ℓ)增加,將有更多載流子從功能性陷阱結構中釋放,從而改變裝置通道中的載流子濃度。在MoS2電晶體上照射OAM光可以有效調節MoS2的電學特性,如光電流、遲滯窗口和載流子儲存性能等。在不同的光學特性條件下例如曝光時間、光強度和測量溫度,渦旋光仍然能獨立產生影響。我們對這個元件進行了記憶體特性的量測,展現出出色的耐久性和等待時間。此外,我們還觀察到不同結構的記憶體元件中,渦旋光能夠調控記憶體的現象。我們相信,透過軌道角動量光可調控的二硫化鉬記憶體元件可能為未來先進電子應用中的光學記憶體裝置提供新的操作自由度。
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    熱退火對MoS2薄膜表面形貌和螢光特性的效應
    (2021) Nair, Stephen; Nair, Stephen
    none
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    二維材料介面導致鐵薄膜磁耦合分離現象
    (2018) 林宗佑; Lin, Zong-You
    本實驗旨在於探討鐵磁薄膜沉積在單層二硫化鉬(MoS2)與二氧化矽基板(SiO2 /Si(100))兩種不同表面上產生的矯頑場(coercivity)差異,其鐵薄膜具有不連續的磁耦合分離性質,並分析推測此現象的可能來源。 我們利用自製的化學氣相沉積系統(Chemical Vapor Deposition)合成大量二硫化鉬單層薄膜於二氧化矽基板,並以原子力顯微鏡(Atomic Force Microscope)、拉曼光譜儀(Raman spectrum)驗證其大多為單層的厚度結構。其後於超高真空環境(10-9 torr)蒸鍍鐵薄膜於其上,再以磁光科爾顯微鏡(magneto optical kerr mi-croscope)量測之。結果上,我們發現樣品表面的磁滯曲線(hysteresis loop)呈現非方正的鐵磁曲線,呼應我們對於鐵膜微觀表面上具有許多磁性粒子團的預測,且異質介面導致鐵薄膜在不同介面上有著相異的矯頑場,是為鐵薄膜磁耦合分離現象,此現象伴隨著鐵薄膜厚度提升而逐漸消失。
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    硫磷化鉬修飾於p型矽基板之產氫光陰極
    (2017) 吳佾修; Wu, Yi-Hsiu
    化石燃料之消耗,使能源短缺之問題浮出檯面,開發新再生能源儼然成為全球非常急迫之課題。本研究結合太陽能與氫能源,以經表面粗化成金字塔型的p型矽半導體作為光陰極進行光催化水分解。為了幫助電子傳遞至水溶液,以MoS2-xPx作為共催化物,利用滴落塗佈法將其修飾於矽晶片上。藉能量色散x射線光譜量測作為磷摻雜二硫化鉬之共催化物MoS2-xPx定性與定量之分析,其結果顯示磷之實際摻雜量近似於估計值;藉循環伏安法、拉曼光譜量測與x射線吸收光譜量測,顯示二硫化鉬經磷之摻雜能使活性端裸露,進而提升水分解之效率,若是摻雜過量則會導致取代反應過於劇烈,使活性點減少。於眾多比例中以x = 0.25之磷摻雜比例其特性最好,其進行光催化水分解之起始電位與0 V下光電流密度分別為0.29 V與-23.8 mA cm-2。 然而滴落塗佈法雖然便利且快速,卻不能將共催化物完整覆蓋於矽晶片上。本研究藉原子層氣象沉積將二氧化鈦完整覆蓋於經表面粗化成金字塔型矽晶片表面作為保護層,以防止矽與氧離子結合產生二氧化矽以阻礙電子傳遞。結果顯示具二氧化鈦保護層之光陰極,二氧化鈦薄膜層越厚,其電流穩定性越好,然而其光生電流值越低。