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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    掃描穿隧顯微術探究鐵誘導三溴化鉻表面形貌及電子特性的影響
    (2023) 張元儒; Chang, Yuan-Ju
    三溴化鉻(CrBr3)是著名的磁性材料,雖然磁性特性已被研究許久,但相關的表面形態與電子特性尚未完備,是近期研究的新方向。因鉻原子帶有磁性,即使三溴化鉻限縮成二維尺度仍具有穩定的鐵磁性。但是此材料的居禮溫度遠低於室溫,侷限了材料在電子元件上的發展。若能在不破壞材料磁性的條件下增高居禮溫度將必廣泛應用於各領域,這表示摻雜金屬元素形成的異質結構有望改善此限制。因此本研究利用機械剝離法與乾式轉移法製備CrBr3/HOPG異質結構,並利用掃描穿隧顯微鏡(STM)技術探究鐵誘導的三溴化鉻表面形貌以及利用掃描穿隧能譜(STS)研究電性變化。研究結果顯示三溴化鉻的形貌可區分成三種:片狀、層狀與團狀,包括單層到10層的厚度。而我們發現鍍鐵後的平臺表面出現許多2~3 nm寬的不規則紋路,且原子結構變得相當清晰,掃描穿隧顯微鏡能探測到上層與底層的溴原子以及中間層的鉻原子所形成的六邊形。在電性方面,鍍鐵造成相當大的差異,三溴化鉻的能帶間隙從1.837±0.058 eV降至0.148±0.024 eV,代表鐵原子促使屬於半導體的三溴化鉻轉變成半金屬;同時,鍍鐵前後的費米能階(EF)皆偏向價帶,具有P型半導體的性質。根據實驗結果,我們的研究支持密度泛函理論對於三溴化鉻電子特性的預測,為三溴化鉻在自旋電子學領域的研究開啟新頁。
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    二維材料二硫化鈮表面結構與電性初探
    (2022) 黃祺翔; Huang, Chi-Hsiang
    二硫化鈮是屬於金屬性二維材料中的過度金屬二硫族化物,雖然理論學家已經對於二硫化鈮有許多報導,但在奈米級的表面相關影像卻非常少,可能源自於對二硫化鈮表面掃描時要取得清晰的影像並不容易,需要有相當的掃描經驗與對掃描影像的後續處理才能取得較清晰的二硫化鈮奈米級表面。本篇實驗透過掃描穿隧式電子顯微鏡觀察二硫化鈮機械剝離前後與曝氧5到40分鐘的表面缺陷並分析以及使用掃描穿隧能譜功能量測其不同狀態下的電性變化。觀察到隨著曝氧時間增長二硫化鈮表面上的暗點和亮點缺陷有變大的趨勢,至於在費米能階附近的電阻會隨著與氣體接觸而上升,而正負偏壓下會逐漸回到如機械剝離前的狀態。
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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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    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。