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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    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。
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    運用昆拉赫振盪量測局域功函數及研究其與電子結構之相互作用
    (2010) 林俊良; Chun-Liang Lin
    利用掃描穿隧能譜術可以探測高於真空能階之後的電子結構,包括穿透共振與昆拉赫震盪都可以於能譜中顯現。在銀薄膜於矽(111)7×7表面與金(111)表面的量測中發現昆拉赫震盪的峰值強度會隨著區域的不同而有所差異,這個差異是源自於各區域對電子的穿透率不同所產生,因而可以被運用來解析介面及表面的結構。另一個具有一般性的現象也在實驗中被觀察到,那就是即便昆拉赫震盪強度是具有局域性的差異,其總強度是守恒的,此外,藉由量測銀(100)表面的昆拉赫震盪,證明了塊材的能帶結構在某個表面上的投影是與穿透背景相關的。同時,藉由觀察銀薄膜在金屬基材上的穿透共振可以了解穿透共振會受到介面電子結構的影響,其發生與介面電子結構是否具有「類能隙特徵」有很大的關連性。另一方面,觀察銀/金(111)、銀/銅(111)與鈷/銅(111)三個系統的昆拉赫震盪,我們證實了薄膜與基底間的功函差異並非最低階峰值的能量平移,反而應該是存在於高階中的固定能量平移,因此高階的昆拉赫震盪可運用於精確地量測薄膜的功函數,故可用來量測具有量子井態的鉛島之震盪的功函數,從六層到十五層的實驗結果中發現其量測到的震盪形式與先前理論計算的結果相當吻合,由於鉛是一層一層地成長,我們發現功函數的增減與鉛島中已佔據的量子井態增減相關。最後,同樣是藉由掃描穿隧能譜術,碳六時薄膜在金屬基材上從費米能階到超過真空能階的電子結構被清楚地解析出來,結果顯示除了一般熟知的最低未填滿分子軌域加一(LUMO+1)及加二(LUMO+2)之外,一些額外與「超級原子分子軌域」相關的次能帶也顯現出來,甚至是在超過真空能階之後,我們認為碳六十分子薄膜的電子軌域之極限應該不是真空能階,而是電子游離能。此外,我們也發現能譜中在超過游離能之後的額外特徵,此特徵應該是屬於電子受到分子薄膜干涉的結果。
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    不同晶粒大小及氮摻雜鑽石薄膜的拉曼光譜、紅外線光譜及功函數特性研究
    (2007) 陳家貫; Jia Guan Chen
    本實驗利用微波電漿化學汽相沈積法成長鑽石薄膜於矽基板 上,所成長的鑽石薄膜晶粒大小範圍從大約5 奈米(UNCD)至1 微米 (MCD)之間。這些不同晶粒大小的鑽石薄膜是以甲烷/氬氣/氮氣及甲 烷/氫氣的混合氣體,藉著改變氣體的比例、及成長時間等參數來控 制晶粒的成長。並且以電子掃瞄顯微鏡來決定晶粒的半徑大小。 這些成長的鑽石薄膜使用紫外光(325nm)及可見光(514nm) 拉曼光譜進行量測。非結晶SP2 鍵結的碳原子及SP3 鍵結的結晶鑽石 的拉曼散射強度隨著晶粒大小的不同會有強度及拉曼位移上的變化 情形,並且此拉曼強度也與入射光的能量有關。而位於1332cm-1 的 鑽石拉曼訊號與晶粒尺寸大小的關係中可以發現,在微米級的鑽石薄 膜中可以量測出但卻無法在15nm 晶粒以下的鑽石薄膜觀察到。而對 於不同入射光能量的拉曼量測而言,因為可見光光子能量接近π 能 態,所以只可激發SP2 態能階的碳原子。而紫外光光子能量較高,大 於π 能態與σ 能態,而可同時激發SP2 及SP3 鍵結的碳原子,所以 可以得到量測出SP3 鍵結的結晶鑽石訊號。 此外,我們對鑽石薄膜表面進行酸化的處理,使其表面的鍵結改 變。並且進行功函數的量測,發現功函數與表面的SP2 碳原子以及 CHx 的結構相關,這些功函數的變化我們以拉曼光譜與紅外線光譜量 測來探討功函數變化原因,而對於不同摻雜的超奈米結晶鑽石 (UNCD)而言,摻雜量的不同造成結構改變以及CHx 的變化,對於功 函數的影響也在本論文中討論,由這些量測我們發現奈米結晶鑽石 (UNCD)在成長方式以及所呈現出的結構及表面特性方面皆有許多異 於NCD、及MCD 的地方。
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    溫度與吸附氣體對鈮針場發射特性的影響
    (2014) 石智強; Chih Chiang Shih
    鈮奈米針於先前的研究指出當鈮在9.2K時具有超導性,在此溫度下將其作為一電子源所發射出來的電子束會因為其超導的關係同時具有良好的空間同調性及時間同調性。因此鈮針在當成電子源的研究也具有其重要性。為了更深入了解鈮奈米針的特性及結構,我們將多晶鈮線蝕刻成針尖後置入超高真空環境的場離子顯微鏡,藉由通電流加熱使其形成熱穩定性的奈米針並同時觀察針間的皺化過程,在鈮針尖施加負高壓使針尖場發射出電子,並分析其電子電流的特性。 當鈮針被加熱到1319K時,可以在表面上觀察到4個{310}擴張擠壓{100}面形成皺化的平台,此時在針尖施加負高壓可以觀察到{100}平台由於功函數較低會場發射出電子。而當針尖加熱超1473K時,可以看到{100}面也有擴張的趨勢產生,此時並不會場發射出電子。 測量{100}面時通入不一樣的惰性氣體的場發射電流,經過量測一小時後的電流值會大於一開始所測量到的電流值。而通入氬氣時,一小時後的電流增加幅度比其於氣體小,通入越大分子量的惰性氣體其F-N plots斜率會上升。
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    熱穩態金屬與超導材料奈米針:製備與場發射特性
    (2017) 侯勁龍; Hou, Jin-Long
    本研究以超高真空場離子顯微鏡研究超導材料奈米針的特性。我們使用鈮發展了一套可靠的熱穩態奈米針製程,其針頂分佈形貌為{100}、{310}、{110}、{123} 與{111}面排列而成,且在<100>軸向形成四個{310}面環繞擴張而堆疊的奈米凸起,此結構可作為一個收斂的場發射束使用。經過氖氣或氙氣不同覆量的鋪覆後發現可降低{100}面的功函數,其中使用氖氣可降至最低的功函數條件為5朗繆爾,其值為3.63±0.08 eV,使用氙氣可降至最低的功函數條件為1.7朗繆爾,其值為3.50±0.04 eV,並此最佳條件下均可增加場發射電流的穩定性。此熱穩態的鈮奈米針結構在經過氧氣的場效蝕刻過程後,依然可藉由熱處理而再次重現。最後我們也討論了其他材料系統的熱穩態奈米針特性。