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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    機械剝離法前後二硒化鉬掃描穿隧式顯微術之研究
    (2020) 陳泓儒; Chen, Hung-Ru
    二硒化鉬層狀半導體屬於過渡金屬二硫族化物(TMD)材料,為二維材料中的一種。由硫族元素與ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB族過渡元素鍵結產生一層平面,層與層之間再以較弱的凡德瓦力結合形成塊材。由於此特性,TMD材料往往能由塊材分離出穩定的二維單層結構。藉由掃描穿隧式顯微鏡(STM)進行研究,量測樣品表面與其局部特性,測得的資訊能讓我們更認識二硒化鉬在表面上的行為。 本次實驗在超高真空(UHV)環境下,以STM觀察二硒化鉬在四種情況的改變,分別為在大氣下曝露長時間的表面(Non-Fresh)、剛經機械剝離法處理完的表面(Fresh)、經機械剝離法處理過,又在大氣下放置27天下的表面(After Fresh 27 Days)、經機械剝離法處理過,特定曝露在氧氣之下的表面(Exposure to oxygen)。在機械剝離法前後的缺陷密度及種類都有著顯著的差異。再次經過27天曝大氣後,缺陷密度則有轉變回機械剝離法前的趨勢,此改變有可能造成樣品在大氣下的電性變化。特定曝氧氣,其表面電性更接近機械剝離法前的狀態,推測氧氣在表面電性上的改變扮演著重要的角色。本實驗比較缺陷密度、缺陷附近的能帶排列圖(Band alignment)及大尺度下的掃描穿隧能譜(STS)後,得出缺陷於大氣作用下的變化與其變化造成材料表面能帶結構的改變。
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    電極與 NbSe2 機械振盪器的交互作用
    (2019) 李冠霆; Li, Guan-Ting
    本文將介紹如何使用電極控制機械振盪器 (mechanical oscillator),並且介紹機械振盪器的製程。我們是使用一種過渡金屬二硫族的化合物 (transition metal dichalcogenides , TMDs) 二硒化鈮 (Niobium Diselenide , NbSe2) 作為機械振盪器的主體,我們可以利用二維的 NbSe_2 來提供機械振盪器所需要的鼓膜性質,並觀察電壓源對於薄膜的改變與控制,於實驗上我們可以藉由交流電頻率的改變找出薄膜的本徵頻率,也可以使用直流電壓源的改變控制本徵頻率展生變化。 晶片製程方面則由Design CAD設計,並利用電子束微影與熱蒸鍍製作電路與光阻空腔,機械振盪器所需之晶片電路,在材料方面經由聚二甲基矽氧烷 (Polydimethylsiloxane , PDMS) 作為媒介,使用機械剝離法剝離出二維的 NbSe2,並用乾式轉印法將 NbSe2轉印到晶片上。並透過電性量測來得知樣品在電晶體上保持良好的特性,最後使用共軛焦雷射掃描顯微鏡與向量網路分析儀觀測其 鼓膜振盪之本徵頻率與共振頻率,並用Comsol做為理論模擬,印證實驗結果。
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    通過掃描式穿隧顯微鏡比較機械剝離法前後二硫化錸的電子特性
    (2017) 盧奕宏; Lu,Yi-Hung
    二硫化錸層狀半導體屬於過渡金屬二硫族化物(TMD)的材料。隨著二維材料的發展,這種 層狀半導體在表面上的電性是最近非常熱門的課題。藉由STM/STS的量測,我們更加認識二硫化錸在表面上的行為。 比較機械剝離法(簡稱Fresh)前後的二硫化錸的表面。首先進行Non-Fresh的直接量測,形貌上面本來有許多亮點與暗點,但是經過Fresh表面之後的ReS2亮點卻消失。藉由形貌去推斷ReS2上的亮點形成可能來自於ReS2吸附雜質或是表面突起,ReS2的暗點推測是結構上的缺陷或是表面凹陷。 此外,實驗顯示電性上ReS2是n-type的半導體,而且發現在Fresh過後的電性比Non-Fresh更有更多的電子載子的狀況。對比上述Non-Fresh所擁有的形貌特徵,吸附雜質並不會貢獻出載子消耗的變化,經由曝大氣之後的ReS2造成表面有局部的漣漪凸起會讓載子濃度降低。 將Fresh過後在大氣下曝氣兩個月的樣品再次進行量測,形貌和電子特性大致上還原成Non-Fresh的情況,說明經Fresh二硫化錸表面的特性受大氣的影響而且是會重複且發生。
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    利用掃描穿隧顯微鏡探討在硒化銦上未氧化表面和氧化表面之介面接合處的電子特性
    (2018) 羅子嘉; Luo, Zih-Jia
    硒化銦在其表面氧化後,會與塊材產生PN接面(PN junction)。當光子入射至PN接面時,會產生電子電洞對且會因為空乏區產生的內建電場而分離,促使光伏特效應(photovoltaic effect)產生的功率提升。且硒化銦備受關注的一點是其氧化表面可以透過調控氧化因素來改變光反應(photo responsivity),且有研究表示光反應會隨著氧化程度上升,所以硒化銦很有潛力做為光探測器(photo dectector)。 硒化銦的表面形貌和電性都非常容易受到氧化影響。在氧化後硒化銦表面形貌會變得較粗糙而電性表現上會呈現更N-type的行為且能隙更大。當硒化銦氧化到達一定程度後其表面最終會生成三氧化二銦。就此形成硒化銦和三氧化二銦的異質結構(heterostructure)。根據其他巨觀的量測推測硒化銦和其表面的氧化層間會有載子轉移的現象。 為了證實上面的論述,本研究是由掃描穿隧顯微鏡探討二維層狀半導體材料硒化銦表面經過機械剝離法處理前後所形成之介面接合處(interface junction)所發生的電子特性改變的現象。並進一步從掃描穿隧能譜的曲線分析微觀尺度下呈現出介面接合處有載子轉移現象,此現象為氧化層抓走底下硒化銦塊材的電子,並且氧化層內的電洞會填補到硒化銦裡。
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    利用掃描穿隧顯微鏡探測在二硫化鉬上表面缺陷的電子特性
    (2016) 張子韋; Chang, Tzu-Wei
    在N型半導體,缺陷通常扮演著捕捉電子的角色,因為其表面缺陷的能態大部分落在能隙中,導致導帶電子會掉到缺陷的表面能態裡,也就是電子被捕捉了,所以N型半導體在表面上都是電子空乏的。然而根據文獻指出,在N型半導體中也有些特例如InN,其表面的缺陷能態會提供電子出來,因缺陷的表面態位於導帶之上,導致缺陷的電子就提供到材料表面,所以表面更為導電,造成電子聚集在表面的現象,稱為表面載子累積,此現象進而影響到表面的電導率。由研究指出,在二硫化鉬厚度減少的情況下,電導率上升,雖然在電導值的量測上已經有一些相關的證據,但還是缺乏了一個直接的證據,說明缺陷的能態密度是對表面有影響的。因此,本實驗利用掃描穿隧顯微鏡,直接觀察於表面缺陷的電子特性,並透過機械剝離法,探討缺陷能態密度的變化。本實驗量測結果發現,在靠近導帶的dI/dV曲線特徵峰值,主要由鉬的懸鍵上的未配對電子所貢獻,而另一靠近價帶的dI/dV曲線,較微弱的特徵峰值是由硫缺所貢獻,在機械剝離法後發現,硫缺的能態密度會因為氧氣分子的吸收進而降低能態密度。