物理學系
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Item 氧化釓鋅薄膜的法拉第磁光光譜(2021) 黎源弘; Li, Yuan Hung本文為延續研究，主要在探討摻雜釓的氧化鋅薄膜在室溫的光致螢光光譜和法拉第磁光效應。釓的摻雜莫耳濃度0%到20%，光譜的測量範圍是340 nm至700 nm，磁場介於±900 mT之間。摻雜不同濃度釓元素的氧化鋅薄膜都會產生鋅空缺，發出Ec→VZn-能階躍遷的螢光，此外除5%薄膜外，各薄膜亦同時有鋅間隙及氧間隙。當摻雜比例上升超過5%時，非本質發光會主宰PL光譜且光譜外型明顯改變。各樣品的總法拉第旋轉角基板加上薄膜的總合，和外加磁場成負斜率的直線關係。單獨觀察基板薄膜亦是如此。基板及薄膜的韋爾代常數介於-0.01287至-0.00399及-5.96000到6.74000 rad/mT．m之間，且隨波長增長量值減小，多數皆為負值，唯5%摻雜薄膜於380 nm到540 nm間為正值。在波長380、420、480及640 nm之韋爾代常數對於摻雜比有先增後減的現象，並在5%時有最大值。此結果有助於找到薄膜對波長在法拉第效應上的最高敏感度。總合兩光譜結果，可發現除摻雜元素可造成磁性，進而改變法拉第磁光效應外，缺陷對薄膜的磁性及法拉第磁光效應亦有相當的影響。Item 脈衝雷射蒸鍍法製備氧化釓鋅薄膜的探討： 結構、光學與磁性研究(2013) 密修誌我們是利用脈衝雷射沉積法製備摻雜釓的氧化鋅薄膜，X光繞射顯示樣品維持原有的晶體結構，但c軸晶格常數減小。因為薄膜的厚度在300nm以下，所以拉曼散射光譜只獲得微弱的訊號，樣品的能隙發光強度隨著摻雜濃度上升而下降，缺陷發光則隨釓濃度上升而增加，主要的缺陷有鋅錯位及鋅間隙，所有的樣品僅有Zn0.95Gd0.05O在室溫具有鐵磁性，其餘皆為順磁性。室溫(300K)的m-H曲線，只有x=0.051有磁滯曲線，在氧壓為3×10-1mbar及這樣的濃度下室溫是有鐵磁性。Item 脈衝雷射蒸鍍法製備氧化鈥鋅薄膜的探討： 結構、光學與磁性研究(2014) 蔡承佑; Cheng-You Tsai利用脈衝雷射沉積法製備氧化鋅摻鈥薄膜，鈥的原子莫耳濃度介於3~30%之間，沉積於c方向的藍寶石基板。鍍膜環境氧氣壓力為3×10-2mbar，基板溫度為750℃。部分樣品在溫度650℃進行一小時的退火。拉曼散射光譜顯示僅有濃度5%退火處理後的Ho樣品產生合金相。光致螢光光譜能將大部分的樣品分析出鋅空缺、鋅間隙以及鋅錯位的缺陷發光訊號，而整體發光強度隨著Ho摻入濃度的上升而增強。所有樣品在5K及300K外加磁場下的量測下表現皆為順磁性。Item 脈衝雷射蒸鍍法製備氧化鏑鋅薄膜的探討： 結構、光學與磁性研究(2014) 丁一介; YI-Chieh TING利用脈衝雷射沉積法製備摻雜鏑的氧化鋅薄膜，鏑的原子莫耳濃度介於1~10%之間。在氧氣壓力3×10-1mbar的鍍膜條件下，X光繞射顯示樣品維持原有的晶體結構，沒有雜質態產生。因為薄膜的厚度只有150nm左右，拉曼散射光譜只獲得微弱的訊號。純氧化鋅PL光譜只有本質激發，缺陷發光是Dy摻雜造成，多為鋅空缺及鋅間隙。有摻雜Dy的薄膜在室溫皆具有鐵磁性，低溫(5K)則為順磁性。Item 摻雜釤離子氧化鋅與單層過渡金屬二硫屬化合物薄膜之光譜性質研究(2018) 陳軍翰我們量測摻雜釤離子氧化鋅薄膜的拉曼散射光譜、穿透光譜及橢圓偏振光譜，研究不同摻雜濃度對氧化鋅薄膜光譜性質的影響。另外，我們量測單層過渡金屬二硫屬化合物薄膜(MoS2、MoSe2、WS2及WSe2)的變溫橢圓偏振光譜，探討單層過渡金屬二硫屬化合物薄膜的光譜性質。 未摻雜氧化鋅薄膜的拉曼散射光譜顯示兩個拉曼特徵峰，頻率位置為99.1 cm-1和437.9 cm-1，分別為E2(low)及E2(high)振動模，隨釤離子濃度上升，E2(low)藍移，E2(high)紅移，強度逐漸下降，並於釤離子濃度3%以上消失。穿透光譜顯示隨著釤離子濃度增加，紫外光區的透光率增加。吸收光譜展現隨著釤離子濃度增加，能隙逐漸藍移，我們分別以柏斯坦-莫斯位移理論(Burstein-Moss effect)及Zn1-xSmxO合金能帶結構解釋低濃度(≤5%)與高濃度(≥8%)摻雜樣品能隙之變化。 藉由分析變溫橢圓偏振光譜數據，我們取得單層過渡金屬二硫屬化合物薄膜之變溫折射率與消光係數能譜圖，隨著溫度上升，整體折射率與消光係數強度逐漸下降，結構紅移。我們觀察到所有樣品於近紅外與可見光區域皆有兩個明顯的吸收峰值，標記為A，B激子，為自由激子於布里淵區K(K´)點之躍遷。緊接在自由激子後的數個結構為電子於布里淵區Λ與M點之躍遷。所有樣品之光學能隙皆隨著溫度上升而紅移，A，B激子紅移，半高寬增寬。A，B激子之能量差為自旋耦合分裂能量，其不隨溫度變化而改變。Item 脈衝雷射蒸鍍法製備氧化銪鋅薄膜之探討：結構、光學與磁性研究(2016) 黃文澤; Huang, Wen-Tse本論文利用脈衝雷射沉積法在氧氣壓力3×10-1 mbar、溫度750°C環境下，在c方向的藍寶石基板上製備厚度100 nm的氧化銪鋅薄膜，其中銪的原子莫耳濃度介於0~15 %之間、雷射能量密度1.6 J/cm2，檢測氧化銪鋅薄膜的結構、光學以及磁特性。 利用XRD分析樣品成份發現所有實驗比例皆小於配方比例。X光繞射圖譜和拉曼光譜顯示樣品沒有雜晶相產生，隨著Eu摻雜濃度上升樣品粒徑大小減少。純氧化鋅PL光譜只有本質發光，缺陷發光是Eu摻雜造成，為氧間隙、鋅空缺、和氧空缺。而高濃度的氧化銪鋅(8%、10%、15%)樣品多了鋅間隙發光機制。藉由橢圓偏振光譜和穿透光譜發現銪摻雜的比例上升能隙有逐漸變大的趨勢。藉由SQUID量測3 %、5 %、8 %的氧化銪鋅薄膜在室溫及5 K的溫度下表現出順磁性。Item 利用PLD製備含有氧化鎂鋅緩衝層的氧化釓鋅薄膜之結構、光學與磁性研究(2016) 曾子倫; Tseng, Tzu-Lung本論文以脈衝雷射蒸鍍法在c指向的單晶藍寶石基板上製備Zn1-xGdxO，改變濃度、基板溫度、雷射能量並探討鍍膜速率、薄膜結構特性、光學特性和磁性。此外，製備(Zn1-xGdxO/Zn0.9Mg0.1O)雙層膜樣品來探討不同Zn0.9Mg0.1O緩衝層的厚度對Zn1-xGdxO在薄膜結構和光學特性的影響，其中鍍膜氧氣壓力為3×10-1 mbar，Gd摻雜的原子比例為1%、3%、8%。 Zn1-xGdxO鍍膜速率會隨著Gd比例的增加而上升，也會隨著雷射能量的上升而上升。藉由X光光電子能譜測定的Gd摻雜比例皆與配方比例相當接近。X光繞射光譜及拉曼散射光譜顯示所有薄膜皆無雜質或其他晶相產生，代表Gd與Mg成功取代Zn位置。在Gd摻雜濃度變高時，薄膜的粒徑大小持續下降，代表薄膜結晶品質變差；在Mg摻雜的薄膜變薄時，薄膜的粒徑大小持續下降，因其薄膜厚度太薄使其粒徑只能與厚度接近。光致螢光顯示Zn1-xGdxO薄膜的發光都與鋅空缺和鋅間隙有關，而多了一層氧化鎂鋅緩衝層時，會讓Zn1-xGdxO薄膜的缺陷發光強度下降。超導量子干涉磁量儀測定結果顯示所有氧化釓鋅薄膜皆為順磁性。Item 脈衝雷射蒸鍍法製備氧化鈥鋅薄膜的探討：結構、光學與磁性研究(2016) 葉育廷; Yeh, Yu-Ting利用脈衝雷射沉積法製備摻鈥的氧化鋅薄膜(氧化鈥鋅薄膜)，鈥(Ho)的濃度為0到10%之間，沉積於c指向的藍寶石基板。脈衝雷射功率為2.0 J/cm2 ，鍍膜環境氧氣壓力為3×10^-1 mbar，基板溫度為750 oC。本論文探討氧化鈥鋅薄膜的成份，結構性質，光學性質，磁性以及各種特性間的關聯。 利用XPS能譜進行成分分析，分析薄膜中Ho的濃度。X光繞射光譜中，隨著Ho摻雜濃度越高，薄膜結晶品質越差，c軸晶格常數越小。拉曼光譜中，可觀察到氧化鋅E2-low (99 cm-1)及E2-high (438 cm-1)的振動模式，且在Ho = 3%有螢光效應出現。PL光譜中，分析發光來源為近能隙、鋅空缺、鋅間隙、氧空缺所貢獻。橢圓偏振儀及穿透光譜顯示能隙隨著Ho摻雜比例上升而增加。超導量子干涉磁量儀測定結果顯示室溫及低溫的氧化鈥鋅薄膜皆為順磁性。Item 摻雜鑭系元素(鏑,釓)氧化鋅與單層二(硫,硒)化鎢薄膜的光譜性質研究(2015) 葉秦維; Ye, Cin-Wei我們量測摻雜（鏑,釓）氧化鋅薄膜的拉曼散射光譜、穿透光譜及橢圓偏振光譜，進而研究不同摻雜量對氧化鋅薄膜光譜性質的影響。此外，我們量測單層過渡金屬二硫屬化物薄膜（二硫化鎢和二硒化鎢）的拉曼散射光譜及橢圓偏振光譜，進而探討單層二硫化鎢和二硒化鎢薄膜的光譜性質。氧化鋅薄膜是用脈衝雷射沉積法製成在藍寶石基板上，摻雜鏑離子和釓離子的濃度範圍分別為1% ~ 10%及3% ~ 30%。單層二硫化鎢和二硒化鎢薄膜是用化學氣相沉積法製成在藍寶石基板上。這篇論文的目的是探討上述所有材料的晶格結構和電子結構。 我們發現純氧化鋅薄膜的拉曼散射光譜，顯示2個拉曼峰，其頻率位置為98.7 cm-1和437.1 cm-1,分別為E2(low)和E2(high)對稱性。隨著鏑離子和釓離子摻雜濃度增加，拉曼峰E2(low)和E2(high)的峰值強度會逐漸下降。在穿透光譜中發現，隨著鏑離子和釓離子摻雜濃度增加，（鏑,釓）氧化鋅薄膜在紫外光區的光穿透率會提高。在吸收能譜中發現，隨著鏑離子和釓離子摻雜濃度增加，氧化鋅薄膜的直接能隙值會受到鏑離子和釓離子的影響，產生偏移，其現象可被能帶隙變窄理論和伯斯坦-莫斯位移理論解釋。 我們發現單層二硫化鎢和二硒化鎢薄膜在532奈米雷射光激發下的拉曼散射光譜具有多種類的拉曼峰。在室溫的吸收能譜中發現，單層二硫化鎢和二硒化鎢薄膜具有明顯的激子A和B吸收峰。此外，我們分析了單層二硫化鎢和二硒化鎢薄膜的室溫直接能隙值和激子束縛能值。其室溫直接能隙值，分別為2.1電子伏特和1.72電子伏特；其室溫激子束縛能值，分別為0.32電子伏特和0.24電子伏特。在變溫的吸收能譜中發現，單層二硫化鎢和二硒化鎢薄膜的直接能隙值會產生紅移現象，此現象是由單層二硫化鎢和二硒化鎢薄膜的晶格受到熱膨脹和電子及聲子間的交互作用所造成。Item 脈衝雷射蒸鍍法製備氧化鉺薄膜的探討:結構、光學與磁性研究(2015) 周楷傑; Chou, Kai-Chieh利用脈衝雷射沉積法製備摻雜鉺的氧化鋅薄膜，在3×〖10〗^(-1)及3×〖10〗^(-3)mbar兩氧壓下用蓋板法與銀膠法固定基板加熱。XPS成分分析利用Er離子面積計算薄膜比例與靶材比例相近。X光繞射譜中，摻雜Er濃度越高，在低氧壓下兩製備法的 ZnO結晶品質越差且c軸晶格常數越大，而高氧壓下兩制備法的ZnO結晶品質越差且c軸晶格常數先變小在變大。蓋板法在不同氧壓下製備氧化鉺鋅薄膜，高氧壓下薄膜整體結晶品質比低氧壓佳。 拉曼光譜中，低氧壓只有蓋板法可觀察到ZnO的E_2 (high)及E_2 (low)的振動模式;高氧壓下兩製備方法皆有ZnO E_2(low)且ZnO有強烈E_2(high)訊號，Er 3at.%螢光效應最強。PL光譜顯示近能隙發光強度隨著Er濃度上升而下降，缺陷發光則隨Er濃度上升而增加，低氧壓PL光譜由近能隙、鋅空缺、鋅間隙所貢獻，高氧壓PL光譜由近能隙、鋅空缺、鋅間隙、氧空缺、氧間隙所貢獻。SQUID m-H圖顯示室溫ZnO無磁性，其他濃度氧化鉺鋅薄膜為順磁性，而低溫氧化鉺鋅薄膜為順磁性。