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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    NaxCoO2 (x = 0.68 and 0.75) 薄膜劣質化效應之光譜性質研究
    (2009) 卓文中; Cho, Wen-Chong
    我們量測 NaxCoO2 (x = 0.68 與 0.75;膜厚 100 nm、280 nm 及 500 nm) 薄膜系統的雷射拉曼散射光譜與橢圓偏光光譜,藉由拉曼活性振動模與電子結構隨時間的變化,探討 NaxCoO2 薄膜的劣質化效應。 先前許多參考文獻指出 [22, 33, 49, 56, 61],NaxCoO2 (x = 0.68 與 0.75) 單晶樣品的拉曼散射光譜展現二個顯著的特徵峰,其頻率位置約 465 cm-1 與 580 cm-1,我們的新鮮薄膜樣品 (x = 0.75;膜厚 280 nm 與 500 nm) 也有相似的結果。有趣地是,我們觀察到所有新鮮之 NaxCoO2 薄膜 (x = 0.68、膜厚 100 nm、280 nm 及 500 nm 與 x = 075、膜厚 100 nm) 多顯示了一個拉曼散射峰,其頻率位置約為 445 cm-1,此特徵峰對應鈉離子的 E2g (Na) 振動模,且隨著樣品老化而消逝。因此,445 cm-1 之拉曼峰便成為我們判別鈉離子由有序性排列轉為無序性排列的重要指標。另外,我們發現新鮮之 x = 0.68 薄膜樣品表面上散佈大小約為 40 m 的黑點,藉由量測其外圍、邊緣及中心三區域之拉曼散射光譜隨著時間的變化,得知在八天時間內,外圍與邊緣之鈉離子即明顯地向中心擴散。 最後,不論是 x = 0.68 或是 0.75 薄膜樣品,我們皆觀察到其高頻光學電導率隨著劣質化效應影響而呈現出不規則的變化,暗示因為鈉離子的無序性排列,改變了鈷氧層的電子結構。
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    熱電材料NaxCoO2(x=0.68, 0.75, and 0.84)之光譜性質研究
    (2007) 徐旻宏; Hsu Min-Hung
    我們研究不同濃度NaxCoO2樣品(其中包含了兩個x = 0.68和0.75的單晶薄膜,以及一個x = 0.84的單晶)的拉曼光譜。在新鮮的x = 0.84單晶樣品中,我們發現隨著觀測區域的不同,出現三個名為α-、β-和γ-型的拉曼光譜,其分別含有2、3和7個拉曼振動膜。我們認為α-型的數據代表(除了鈉離子濃度為0.5之外)NaxCoO2的拉曼光譜;而β-和γ-型的拉曼光譜則是由於Co3O4雜質所造成的。我們也發現Co3O4雜質與實驗時間和過量雷射功率有密切的關連性。有趣地是,在另一個放置了兩年半的Na0.84CoO2單晶樣品中,由Electron Probe for Microanalysis (EPMA)量測發現其鈉離子濃度會由樣品中間向邊緣呈現由高至低遞減的分布,拉曼區域影像光譜顯示在距離樣品邊緣11微米的地方發現了Na0.5CoO2的存在,這和EPMA的結果相吻合,證實了鈉離子濃度分布的現象。 此外,我們對量測了NaxCoO2薄膜(x = 0.68與0.75)的變溫光譜。我們發現在低溫時前者比後者具有更長的電荷載子平均自由路徑,顯示Na0.68CoO2有較強的金屬性。在光學電導率光譜中,我們發現x = 0.75的波峰A(~25000 cm-1)和波峰B (~12000 cm-1) 其中心頻率差值比x = 0.68的來得大,顯示出Na0.75CoO2有較強的自旋擾動行為,和其具有較佳的熱電能力相關。這兩個薄膜的光學電導率在頻率約為150 cm-1時,都出現了壓抑的情形,造成了”異常的居德行為”,這與虛能隙的狀態有關,我們也進一步藉由散射率在此頻率附近急速下降的趨勢來驗證此狀態的存在。這顯示出NaxCoO2在這兩個濃度下,不是一個簡單的金屬氧化物,呼應了NaxCoO2系統具有複雜x-T相圖的物理特性。
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    以掃描式穿透顯微鏡研究NaxCoO2單晶表面(x = 0.84)
    (2007) 黃松勳
    我們以掃描式探針顯微鏡(scanning tunneling microscopy, STM)研究NaxCoO2的表面結構,觀察濃度x = 0.84之單晶樣品,在超高真空系統中剝離出新的表面進而在STM下觀察其表面結構,在室溫下觀察到表面Na形成排列結構p(√7 x √7) hexagonal phase和p(3 x 3) kagome phase,以及p(2√3 x 2√3) pinwheel phase。同時也觀察到Na的排列結構隨著時間會有明顯的變化,如流體般與固態之間的漲落;並以觀察到的實驗結果進而建構以Na原子形成trimmer之模型來描述Na原子在表面的排列結構。我們也觀察到類一維的p(6 x 1)的條紋相(stripe phase),其結構週期在表面低能電子繞射(low energy electron diffraction, LEED)和在單晶X-ray Laue繞射中都被觀察到,說明了條紋相結構不僅存在表面上同時也存在整個單晶塊材之中。在STM下也觀察到三個方向條紋相的分佈邊界(domain boundary),以及Na排列相隨著條紋相之週期排列起伏的情況。在LEED實驗中,些微加熱或降低溫對於條紋相p(6 x 1)排列結構有增進的效果。但在低溫的STM實驗中,僅少數可觀察到kagome phase的Na排列,大部分觀察到的Na排列結構較室溫下所觀察的無序。