物理學系
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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 稀土鐵石榴石與鈣鈦礦奈米材料之結構、磁性和應用(2023) 劉仕渝; Liu, Shi-Yu鈣鈦礦和稀土石榴(REIG)薄膜具有優異的光學和磁光特性。因此，將這兩種材料結合在一起可以創造出具有可調控光學和磁性性能的異質結構，並應用於光學通信、光學記憶和磁光元件等領域。在本研究中，我們將深入探討鈣鈦礦和REIG薄膜各自的潛在價值。近年來，一些研究表明使用稀土元素(RE)元素代替釔(Y)來調節石榴石薄膜的應變誘導磁異向性。REIG薄膜(~100 nm)藉由脈衝雷射沉積法製備於(111)取向的釔鋁石榴石(YAG)基板上。釤、钬和釔鐵石榴石(SmIG, HoIG, and YIG)具有垂直於膜面的壓縮應變，而鉺和铥鐵石榴石(ErIG and TmIG)具有弱的拉伸應變。由於負磁致伸縮常數，因此SmIG和HoIG薄膜表現出相對強的垂直磁異向性(PMA)。隨著技術的發展，對高存儲容量和快訪問速度的需求不斷增加。因此我們選擇對擁有相對強PMA的SmIG薄膜進一步研究。藉由降低SmIG薄膜厚度，可使其具有更強的壓縮應變，進而獲得更強的PMA。相比之下，YIG在30-120奈米區間仍展現水平磁異向性(IMA)。這一發現表明磁性能受Y:Sm比的顯著影響。隨後，我們製備了一系列不同厚度、Sm摻雜濃度的SmYIG薄膜。振動樣品磁力計揭露隨著厚度的遞減和Sm摻雜濃度的增加，可使SmYIG薄膜具有較強的PMA。此外，我們展示了在不同Sm摻雜濃度下，SmYIG薄膜的臨界厚度。為基於REIG薄膜的高密度磁信息存儲鋪平道路。YIG與反鐵磁材料的結合因其在自旋泵等應用中的潛力而備受關注。因此，我們於YIG薄膜上沉積氧化鈷(CoOx)薄膜以研究介面效應。由於CoOx薄膜於高溫缺氧環境下製備，所以其表面區域由純CoO組成，界面區域則為CoO和Co的混合物。CoOx/YIG薄膜不僅表現出低溫下由CoO提供的磁耦合，還表現出由鐵磁Co提供室溫負交換偏置(RT-NEB)。與CoOx/YIG薄膜相比，我們於YIG薄膜上製造了進一步氧化的CoO薄膜，並觀察到室溫正交換偏置(RT-PEB)。RT-PEB隨著外加磁化場增加而增加，並在外加磁化場為500 Oe時飽和。隨著溫度降低，PEB 逐漸轉變為 NEB。這些結果清楚地表明 CoO/YIG 雙層系統中PEB和NEB共存，而PEB歸因於CoO界面自旋的反平行耦合，而NEB歸因於AFM-FM耦合。有機-無機鈣鈦礦(MAPbBr3)/鐵磁異質結構在光控自旋電子元件中已被廣泛探討。然而使用金屬鐵磁層作為底部電極仍然是一個挑戰。因此，我們提出插入氧化鋁(AlOx)或石墨烯(Gr)層的超薄異質界面來改善均勻性。通過原子力顯微鏡和掃描電子顯微鏡，我們觀察到MAPbBr3層成功地形成了緻密的連續薄膜。此外，AlO¬x或Gr層的存在可以有效地防止鈣鈦礦和鐵磁金屬薄膜之間的氧化和界面擴散。然而，MAPbBr3層在環境下很容易受溫度、濕度、氧氣濃度影響而分解。因此，我們製備了全無機銫鉛溴化物鈣鈦礦量子點(CsPbBr3 QDs)來替代鐵磁層上方的 MAPbBr3，並研究了藍光雷射對磁性的影響。隨著雷射照射時間的增加，CsPbBr3 QDs的表面形貌和特徵尺寸發生了顯著變化並逐漸演變，引發了一系列氧化還原和界面擴散過程，特別是在 CsPbBr3 QDs/Co異質結構的界面處。這些結果開啟了鈣鈦礦/鐵磁異質結構在自旋電子學應用研究。Item 低維度掌性鈣鈦礦量子點之光學特性(2022) 花翊脩; Hua, Yi-Hsiu本篇論文討論在鈣鈦礦量子點中引入掌性分子，使其鈣鈦礦量子點變為Ruddlesden-Poppe鈣鈦礦結構。文中利用配體輔助再沉澱技術引入掌性陽離子長鏈，可以使三維鈣鈦礦結構逐漸轉變為準二維鈣鈦礦結構。同時掌性分子會使鈣鈦礦量子點在磁場下有塞曼分裂。導致鈣鈦礦量子點對於左圓偏振光與右圓偏振光的吸收產生差異，以及鈣鈦礦量子點的光致發光會具有圓偏振性。透過X射線繞射分析儀觀察掌性分子的引入對於材料的改變。並量測其光激發螢光以及量子效率。其量子效率從40.8%提升到42.9%以及45. 2%，以及X射線繞射分析儀從原本立方晶相改變為準二維的晶相。Item 量子點和鈣鈦礦二維材料之特性與應用(2021) 陳庭慶; Chen, Ting-Qing本論文共分三個部分：1.鈣鈦礦量子點-PCL(polycaprolactone)複合材料;2.CdSe量子點發光二極體的電洞注入層及電洞傳輸層之參雜;3.PbBr2及醋酸鉛二維晶體之研究。第一部分，我們合成CsPbBr3鈣鈦礦量子點，因為量子點具有量子侷限效應，所以我們藉由調控量子點粒徑大小得到460nm,到515nm光波長的CsPbBr3鈣鈦量子點。由於鈣鈦礦量子點在大氣下不易儲存，因此將量子點與高分子材料PCL混合，做出複合材料，研究結果顯示，由於我們用高分子材料包覆量子點，讓鈣鈦礦量子點在大氣環境下，能夠保存更久的時間。第二部分，我們使用全溶液製程製作CdSe的量子點發光二極體。在電洞注入層poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (PEDOT:PSS)參雜不同比例的P105分散劑，找到PEDOT:PSS參雜的最佳條件後，接著電洞傳輸層poly(9-vinylcarbazole)(PVK)參雜1,1-Bis[(di-4-tolylamino)phenyl]cyclohexane (TAPC)接著加上Bis[3,5-di(9H-carbazol-9-yl)phenyl]diphenylsilane (SimCP2)，依序對這一系列參雜不同比例，觀察對發光二極體元件的影響。電洞注入層最佳參雜比例使表面粗糙度從3.1853nm下降到2.0144nm，而元件的量子效率也從2.23%達到3.33%，結果表明適當得參雜可以有效的改善元件載子的注入能力。最後，我將PbBr2及醋酸鉛在二氧化矽的基板上生長二維材料晶體，並改善製程，使得我可以得到較大或較薄的晶體，其中，醋酸鉛晶體可以長到約6um的六角形晶體，我使用AFM觀察其厚度，最薄到達20nm。接著，我使用其他材料(MABr、MAI)個別與兩種晶體反應，使我最後能得到鈣鈦礦的薄片晶體。Item 複合半導體量子點的光學性質(2005) 李佳任; Jia-Ren Lee本論文主要利用光激螢光與光調制實驗並搭配相關理論模型計算，對三組不同生長變因的複合半導體量子點系統做光學性質與成長特性上的分析與探討。 第一部份討論InAs/GaAs 量子點之載子分布與光學特性。螢光譜圖主要是由InAs量子點內四組能階躍遷所貢獻，且這些能階都幾乎擁有約70 meV的相同能量間距，當溫度增加時，量子點內基態與激發態所對應譜線的能量位置、半高寬及螢光強度表現出不同的變溫效應，在溫度超過150 K時，半高寬有明顯窄化的情況，此現象不同於一般在量子井或塊材中所觀察到的溫度展寬持續增加，本文以載子重新分布的機制搭配能階間譜線相對強度及能量位置額外紅移等的比較，對此現象提出解釋。在光調制譜圖方面，主要是來自於InAs濕層(wetting layer)及GaAs的貢獻，由此兩組光譜訊號在各溫度下的相對強度變化可以推論出其源自於兩種不同的光調制機制。經由光激螢光及光調制譜圖的互相驗證分析下，顯示在此量子點系統中，量子點內有四個能級是處於載子佔據的狀態，而較高能量的濕層基態是處於空能階的情況，以致於兩者所對應的譜線在兩種不同原理機制的光譜方法中分別出現。 第二部份探討基板傾斜對InAs/GaAs 量子點光性與成長特性之影響。藉由變功率螢光光譜的確認，樣品的螢光譜線分別源自於量子點中的基態與激發態之能階躍遷。無論是從螢光光譜的分析或原子力顯微鏡的觀測，都指向一個共同的結論，即在相同的磊晶厚度下，量子點的尺寸會隨著基板傾斜角度的增加而變小，且其密度也會隨之變化。這些現象主要是因為應力條件的改變，使得量子點成長所需要的臨界厚度會隨著基板傾斜角度增加而變厚。載子在大小與密度不同的量子點群環境中表現出相異的溫度效應可經由變溫螢光光譜加以分析。 第三部份討論兩種相異且共存之ZnCdSe/ZnSe量子點及其光學性質。未達臨界厚度的樣品譜圖是由兩條不同螢光強度、能量的譜線所組成，而超過臨界厚度的樣品則只有一條對稱的譜線，這三條譜線的譜峰能量及半高寬隨溫度有相似的變化，由其變溫效應可推論出這些譜線都源自於三維侷限的量子點能階躍遷，與一般量子井的行為有所不同。另外，當激發功率密度降低達80倍時，接近臨界厚度樣品的兩條譜線之強度比幾乎不隨之改變，顯示兩條譜線源自兩類不同大小與密度的量子點群，量子點的密度比對應於譜線的強度比。這兩種量子點的成長模式有所不同。當磊晶遠超過臨界厚度時，僅存的一條對稱譜線顯示出當磊晶厚度由接近到超過臨界厚度的過程中，兩類量子點的相對數量產生了變化，顯示磊晶厚度的多寡對這兩種量子點成長模式的影響程度有明顯不同。載子在這兩類量子點中的熱活化側向轉移過程可藉由這些譜線強度的變溫效應加以分析與探討。