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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    利用鎢磷硫化物奈米片進行高效光電化學產氫反應研究
    (2018) 余欣縉; Yu, Hsin-Chin
      本研究以矽晶圓為光催化水分解之基板,因其具光電流轉換特性與合適之能帶位置,故適合作為光陰極材料。光電化學系統以太陽光產氫作為解決當代能源需求問題之重要策略。於此策略,白金與其他貴金屬展現良好之光電流特性,但其價格昂貴,故開發地球上豐富之非貴金屬催化劑具其必要性。   本研究以濕式蝕刻法將矽晶圓表面改質,使其表面呈微米金字塔形貌,因表面粗糙度增加,進而提升光吸收效率。以滴落塗佈法(drop-casting)於矽微米金字塔表面進行共催化劑之修飾,降低矽基板之光生載子動能不足之問題,有效提高產氫效率。此外,藉由熱退火技術於矽微米金字塔表面成功以鎢磷硫化物奈米片修飾,觀察其太陽能驅動之產氫反應活性。以二硫化鎢作為共催化劑之基材,發現其於RHE 0 V之光電流密度為-5.80 mA/cm2,爾後更進一步探討摻雜磷對於二硫化鎢之影響,發現於奈米結構中之磷摻雜可有效使二硫化鎢裸露更多活性點,使反應更加活躍,於RHE 0 V之光電流密度為 -19.11 mA/cm2,並具較低之Tafel斜率。藉電化學量測結果再次驗證WS0.60P1.40@Si MPs具最佳電流密度與電雙層特性。於8小時內具非常穩定之電流響應。此效應可藉由摻雜磷後之樣品光電化學活性與電化學活性提升加以證實。
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    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%。