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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    微波介電材料MgTiO3-CaNdTiO3系統
    (2011) 游鎮遠; J. Y. You
    微波介電材料CaTiO3具有極高的介電常數,非常符合現代微波被動元件小型化的需求,但其缺點為過高的共振頻率溫度係數 。我們摻雜 為負值的MgTiO3,組合成 趨近於0的複合物,本論文的主旨是探究MgTiO3- CaNdTiO3系統之光譜性質。 我們測量(1-x)MgTiO3-xCa0.61Nd0.26TiO3+Mn2O3 (x = 0.2、0.4、0.6、0.8)樣品的拉曼散射光譜,715 cm-1拉曼散射峰屬於氧八面體呼吸振動模,其強度隨x增加而變小,並與微波頻段之Q × f值的變化趨勢一致。此外,Ca1-yNd2y/3TiO3+Mn2O3 (y = 0.3、0.39、0.48)樣品的524 cm-1氧八面體扭轉振動模的半高寬與Q × f值呈現反比關係,這些實驗結果意味著,氧八面體的振動與樣品的介電特性有緊密關聯性。 我們測量上述樣品的紅外光反射光譜,發現紅外光活性振動模中,氧八面體相對於B site陽離子彎曲振動模為樣品介電常數的主要貢獻者,且其所占介電損失的比例也最大。此振動模的對稱性低,具有較大之極化能力,亦即離子轉動的程度較大,因此產生更大的阻尼所導致。
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    Re3Ga5O12塊材與Ba(Mg1/3Ta2/3)O3薄膜之光譜性質研究
    (2008) 王信介; Hsin-Chieh Wang
    我們研究不同稀土元素取代之 Re3Ga5O12 (Re = Nd, Sm, Eu, and Dy) 塊材以及不同成長條件之 Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 薄膜的光譜性質,並 探討紅外光譜特徵與其微波特性的關連。 首先,我們觀察到 (i) Re3Ga5O12 塊材具有 14 個遠外紅光區聲子 振動,並推算出離子晶格貢獻的介電常數與品質因子;(ii) 在 200 cm-1 ~ 800 cm-1 的鎵四面體的內膜振動聲子決定了大部份的介電特性,隨 著鑭系收縮效應聲子振動頻率呈現合理的藍移,其中介電貢獻第一、 二名的 9、10 號聲子 (同為鎵四面體非對稱彎曲振動模),其半高寬 趨勢與微波量測所得的品質因子趨勢呈高度負相關,可說 Re3Ga5O12 塊材複雜的結構中鎵四面體主導了其主要的介電性質。 再者,我們觀察到 (i) Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 薄膜巨觀排列屬於無序的 立方晶系結構 ( Pm3m ),微細結構則介於無序立方晶系及有序六角 晶系結構 ( P3m1) 間的過渡態,此外隨著鍍膜時間的增加,我們發現 到 BaCO3 雜相的生成,這影響了Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 薄膜品質;(ii) 利 用紅外光光譜推算薄膜的介電特性,薄膜靜介電常數最高可達到 13.27,與塊材 (約 25) 有段距離,而品質因子最好僅為 9980 GHz, 與塊材 (約 70000 GHz) 相距甚遠。
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    A(B’1/3B”2/3)O3介電陶瓷之微觀結構與微波特質關聯性研究
    (2006) 陳美瑜; Mei-Yu Chen
    本文利用拉曼散射、X光繞射和延伸X光吸收譜等光學方法來測量A(B’1/3B”2/3)O3鈣鈦礦陶瓷中氧八面體結構、 1:2有序結構與其微波性質的關連性。樣品共有三組,第一組樣品為不同燒結條件的Ba(Mg1/3Ta2/3)O3。此組樣品皆為Q×f值非常高的樣品,X光繞射分析發現1:2有序程度高其Q×f值越高。此組Ba(Mg1/3Ta2/3)O3樣品的微觀結構非常相近,氧八面體體積差異無法由拉曼散射和X光吸收實驗解析。第二組樣品為鎳掺雜之Ba(Mg1/3Ta2/3)O3,即xBa(Ni1/3Ta2/3)O3 +(1-x)Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 (x=0~0.03)。X光吸收譜可以很明確知道鎳原子是取代鎂原子的晶格位置,而當鎳掺雜濃度越多時,氧八面體越緊密,此時介電常數也隨之減小;且鎳掺雜的越多,1:2有序結構被破壞的程度愈高,Q×f值也隨之降低。第三組樣品是燒結溫度介於1350~1550oC的五個Ba(Co1/3Nb2/3)O3陶瓷樣品。當燒結溫度為1400oC時,實驗發現Ba(Co1/3Nb2/3)O3具有最小的介電常數和最大的Q×f值。此樣品的氧八面體也最緊密、1:2有序程度也最好。燒結溫度高於1400oC之樣品,介電常數開始變大、Q×f值變小,且氧八面體結構開始鬆散、1:2有序程度變差。實驗顯示燒結條件會強烈的影響到晶體內氧八面體結構與1:2有序程度,其微波特性與氧八面體微觀結構直接相關。
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    錳氧化物、含鋰的鈦氧化物及磁熱材料的光譜與結構性質研究
    (2005) 何金龍; Jim Long Her
    我們對磁性錳氧化物、鋰鈦氧化物,及具有巨磁熱效應的材料,進行晶格結構及光譜學的研究。首先在對單晶La1-xSrxMnO3樣品的系列研究中,我們的光譜顯示,隨著Sr含量增加,晶格的楊-泰勒扭曲效應變小。此外,我們在拉曼散射譜發現,當Sr含量高於0.15時,材料的結構會從正交變成菱形晶格。藉由分析聲子頻率隨溫度的變化,我們也第一次發現,當Sr含量很小的時候,樣品在低溫的時候,自旋跟晶格間的耦合常數會很大。我們經過模型的計算,得到這些晶格跟自旋間的耦合常數的大小,比其他的磁性錳氧化物大一個數量級。另外,我們也研究了層狀的錳氧化物系統La1.2(Sr1.8−xCax)Mn2O7。在Ca含量低的時候,我們觀察到內部伸張振動的拉曼聲子頻率會在居里溫度以下產生藍位移現象。結合我所作的變溫晶格研究,我們發現這個頻率的變化,與晶格無關。我們反而可以用偏極子的傳輸模型來解釋。而這個拉曼聲子頻率的異常變化會隨著Ca含量的增加而消失,代表摻Ca會改變晶格環境,從而影響偏極子的傳輸性質。 接著,我在超導性Li1+xTi2O4的研究裡發現,Li1+xTi2O4在中紅外區2000個波數附近,有一個吸收峰,這在高溫超導體銅氧化物是常見的特徵。最後,我們對巨磁熱效應材料,Gd5(Ge2-xFex)Si2,進行了變溫及加磁場的X光繞射實驗,分析其晶格的變化。我們發現對x = 0.05的樣品而言,它的晶格結構在低溫是正交晶格,當溫度升到居里溫度以上,結構會變成單斜晶格。而對x = 0.20的樣品而言,溫度高於居里溫度時,兩種晶格結構的成份會同時存在。而當我們對這兩種樣品使處於比居里溫度略高的溫度並且施加外場時,材料中具有正交晶格與鐵磁性質的成份會增加,單斜部份會減少。我們的結果顯示,材料中兩種結構的比例隨溫度與外加磁場的增減,與樣品表現出的磁性質有緊密的關連性。