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 菱形與類四方晶系結構鐵酸鉍薄膜之光譜性質研究(2012) 蔡育仁; Yu-Ren Cai本論文研究多鐵材料 BiFeO3 薄膜 (厚度約為 30 nm) 成長於不同基板 (LSAT、DyScO3、LaAlO3) 的光譜響應。x 光繞射能譜顯示 BiFeO3 成長於 DyScO3 及 LSAT 基板上呈現菱形晶系結構，成長於 LaAlO3 基板上呈現類四方晶系結構。我們量測薄膜的穿透光譜，計算吸收係數，估算 BiFeO3 薄膜成長於 LSAT 與 LaAlO3 基板上室溫能隙值約為 2.58 eV 與 3.08 eV。隨著溫度下降，菱形晶系 BiFeO3 薄膜 (LSAT 基板) 能隙值在低於 100 K 時，明顯偏離理論預測值，此可能與 BiFeO3 塊材於低溫具自旋玻璃態以及晶格不匹配度改變有關。此外，菱形晶系 BiFeO3 薄膜樣品於 2.8 ~ 3.2 eV 與 4.0 ~ 4.4 eV 能量區間，與類四方晶系 BiFeO3 薄膜樣品於 3.45 ~ 3.5 eV 與 4.27 ~ 4.3 eV 能量區間，其振盪子權重分別在 200 K 與 150 K 附近顯現極值，此亦與 BiFeO3 薄膜樣品於 200 K 與 150 K 的自旋重新排列行為有關。 其次，我們量測薄膜的高溫拉曼散射光譜，菱形晶系結構 BiFeO3 薄膜 (DyScO3 基板) 的 173 cm-1 拉曼峰於 600 K 附近展現不連續紅移現象，此與自旋聲子之交互作用有關，我們計算出自旋聲子耦合係數約為 12.9 mRy/Å2。另一方面，類四方晶系結構 BiFeO3 薄膜 (LaAlO3 基板) 在 360 K 附近，221 cm-1、269 cm-1、359 cm-1 及 586 cm-1 拉曼峰頻率位置與半高寬有階梯式的變化，造成此現象有兩種可能因素：(i) 類四方晶系結構從 MC-Type 轉換為 MA-Type；(ii) 反鐵磁有序相轉換。我們也觀察到 586 cm-1 與 685 cm-1 拉曼峰在接近 600 K 時有不連續紅移現象，此可能為接近尼爾溫度時，受到自旋聲子耦合交互作用影響所致。Item 奈米級尺寸顆粒 Bi1-xDyxFeO3 多鐵材料之光譜性質研究(2011) 蘇郁茜; Yu-Chien, Su本論文研究奈米級尺寸顆粒 Bi1-xDyxFeO3（x = 0.00、0.05、0.10、0.15、0.20、0.30、0.40）多鐵材料的全頻反射與拉曼散射光譜。隨著摻雜鏑離子濃度的增加，紅外光與拉曼活性振動模的變化符合x 光繞射能譜的晶格結構分析：（i）0.00 ≤ x ≤ 0.05 屬於空間群 R3c 菱形晶系結構；（ii）0.20 ≤ x ≤ 0.40屬於空間群 Pnma 正交晶系結構；（iii）x = 0.10與 0.15 顯示兩相共存狀態。此外，高頻紅外光吸收與拉曼散射光譜展現多倍磁振子的貢獻，代表鏑離子的摻雜和奈米級尺寸顆粒導致Bi1-xDyxFeO3本身磁性結構的改變。更有趣地是低頻拉曼散射光譜顯現擴散響應，我們認為鏑離子的摻雜引起晶格局部扭曲，降低電荷的漂移率，造成Bi1-xDyxFeO3的電性傳導屬於電荷躍遷機制。 高溫拉曼散射光譜顯示：（i）在預期的尼爾溫度附近，各拉曼峰的參數（頻率位置、半高寬、及強度）並未發生明顯地異常變化，這代表自旋與聲子的交互作用微弱；（ii）擴散響應之半高寬隨溫度升高而變小，Bi1-xDyxFeO3電荷彼此之間的碰撞率降低，暗指其電性傳導愈佳化。Item 多鐵性 (Bi, Ln)FeO3之結構、磁性及介電性研究(2009) 湯詠秀; Yung-Hsiu, Tang多鐵性材料係指在某一種材料中，具有兩種以上耦合鐵的特性，其隨外在環境改變，而產生自發極化滯留現象。由於（反）鐵磁性及（反）鐵電性同時存在於一種材料中，使其材料的物理性質及機制變得相當複雜而有趣。 其中，BiFeO3更因其高於室溫的居里溫度與尼爾溫度，成為應用於日常生活中的最佳材料。 此論文中，我們利用固態反應法合成Bi1-xLnxFeO3 (Ln = La and Dy, x = 0 ~ 0.40)塊材，以及利用溶膠-凝膠法合成Bi1-xDyxFeO3 (x = 0 ~ 0.40)奈米粒子，並且對於這些化合物進行系統化的結構、磁性及介電性質研究。我們發現摻雜鑭、鏑的系列分別在x ≧ 0.15及x ≧ 0.10時，有晶體結構轉變的現象。其中，由於鑭的摻雜，結構由BiFeO3的菱形晶系轉變為近似立方晶系，而鏑的摻雜則使結構轉變為正交晶系。在室溫下，由固態反應法製成的Bi1-xDyxFeO3及Bi1-xLaxFeO3其磁化率隨著摻雜濃度增加而增大。我們認為這個現象因為摻雜鑭系元素後，BiFeO3原有的旋輪線型 (cycloidal) 自旋排列被壓制或是破壞了。另外，摻雜鏑的系列中，x = 0.10 ~ 0.30樣品的介電常數增大至68 ~ 300，我們認為這是由於在結構轉變中，結構不穩定性所造成的。 最後，溶膠-凝膠法合成的Bi1-xDyxFeO3 (x = 0 ~ 0.40) 奈米粒子具有有限的矯完磁場、交換場及細長型的磁滯曲線，我們認為這些樣品的磁性是似超順磁性。我們更發現在樣品的磁性在低溫下(10 K)大為增加，這是因為旋輪線型自旋排列在低溫下成為非簡諧排列。另一方面，我們證明利用溶膠-凝膠法可改善樣品的漏電問題。Item 鐵酸鉍鐵電極性疇壁對釔鋇銅氧超導表現的影響(2016) 王彥婷; Wang, Yan-Ting自高溫超導體釔鋇銅氧(YBa2Cu3O7-δ,YBCO)被發現以來，調控其超導特性的相關研究逐漸受人注目。已有相關研究發現不同極性方向的鐵電性材料鐵酸鉍(BiFeO3, BFO)與釔鋇銅氧接合，會量測到不一樣的超導臨界溫度Tc，證實鐵電極性與超導的交互作用會造成對釔鋇銅氧超導特性的抑制或助長。為了觀察釔鋇銅氧在鄰近鐵酸鉍的疇域(Domains, DMs)與疇壁(Domain Walls, DWs)的超導行為，本研究工作在鐵酸鉍之上成長釔鋇銅氧，並藉由剖面式掃描穿隧顯微鏡(Cross-sectional Scanning Tunneling Microscope, XSTM)從剖面處直接量測樣品釔鋇銅氧/鐵酸鉍(其中鐵酸鉍分別有109°和71°疇壁兩種結構)的介面處之電子結構。研究結果可獲知在介面處釔鋇銅氧的超導態如何受鐵酸鉍不同極性方向所影響，實驗結果顯示鐵酸鉍極性方向指向釔鋇銅氧比極性方向指離釔鋇銅氧的超導能隙2Δ值小，鐵酸鉍疇域的極性方向可調控釔鋇銅氧超導能隙。Item 新穎氧化物Cs2Nb4O11、BiFeO3、及YBaCuFeO5 之光譜性質研究(2017) 陳孝文; Chen, Hsiao-Wen本論文研究摻雜不同離子Cs2Nb4O11 塊材、不同厚度BiFeO3 薄膜、及 YBaCuFeO5 單晶的光譜性質，探討晶格、電子、及磁性結構的相關性。 首先，x光繞射能譜顯示未摻雜 Cs2Nb4O11 及摻雜 5 % 與 10 %的 Ta 離子和加上摻雜不同時間 (30、60、90 分鐘) S離子比例的樣品之晶格結構並未大幅改變，但隨著摻雜不同離子比例的增加，橢圓偏振光譜展現能隙值皆有變小的趨勢，由第一原理理論計算得知當S 原子取代單位晶胞內的O原子，導電帶能量下降，但價電帶能量不變， Ta 原子取代單位晶胞內的Nb原子，導電帶能量些微下降，但價電帶能量仍維持不變，造成能隙減小，我們的實驗結果與理論計算相符。 其次，橢圓偏振光譜顯示10 nm 與 70 nm 厚的四方晶系 BiFeO3 薄膜之能隙值分別約為 2.89 eV及 2.87 eV。x光繞射能譜呈現 70 nm 厚薄膜的 a 軸晶格常數較 10 nm 厚薄膜大，意味 YSZ 基板對70 nm 厚薄膜的壓縮應變減小，導致其能隙值較10 nm 厚薄膜為低。此外， 10 nm 厚 BiFeO3 薄膜的能隙在溫度約 670 K 附近，偏離波色-愛因斯坦模型理論預測值，此現象在 70 nm 厚 BiFeO3 薄膜並不明顯，推測與其複雜的自旋電荷間耦合交互作用有關。 最後，在外加磁場沿 YBaCuFeO5單晶 ab 平面的磁化率顯示 175 K 與455 K 的磁性相轉變。90K 與 300 K 的 x 光繞射能譜顯示無繞射峰生成或消失，表示磁性相轉變溫度下，YBaCuFeO5 無結構相轉變。變溫拉曼散射光譜展現 576 cm-1 Eg 對稱性拉曼峰於第二尼爾溫度 175 K 附近有異常藍移現象，此與自旋聲子之交互作用有關，我們計算出自旋聲子耦合係數約為15.7 mRy/Å2 。分析橢圓偏振光譜得到YBaCuFeO5單晶的能隙約為 1.41 eV ，隨著溫度上升，能隙值在第一尼爾溫度 455 K附近偏離波色-愛因斯坦模型理論預測值，推測與其複雜的自旋電荷間耦合交互作用有關。