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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    LiMPO4 (M = Fe, Mn) 奈米顆粒之光譜性質研究
    (2014) 吳孟哲
    我們量測LiMPO4 (M = Fe, Mn)單晶、奈米顆粒以及粉末壓錠樣品的x光繞射能譜、拉曼散射光譜及橢圓偏光光譜,探究不同顆粒大小對LiMPO4樣品的晶格結構及電子結構之影響。另一方面,我們為了解不同鋰含量LiFePO4對於晶格穩定性之影響,測量了Li0.5FePO4之拉曼散射光譜。 我們發現LiMPO4奈米顆粒的單位晶胞體積有些微變大。LiFePO4和LiMnPO4室溫拉曼散射光譜分別顯示11個與7個拉曼特徵峰,LiFePO4拉曼峰的頻率位置分別為145 cm-1、158 cm-1、197 cm-1、444 cm-1、584 cm-1、630 cm-1、658 cm-1、950 cm-1、996 cm-1、1068 cm-1及1140 cm-1,LiMnPO4部分則分別為93 cm-1、142 cm-1、437 cm-1、585 cm-1、948 cm-1、1005 cm-1及1066 cm-1。相較於單晶樣品,奈米顆粒的拉曼峰值皆紅移了1~2 cm-1,我們推測奈米顆粒表面非晶相層引起舒張應力或聲子侷限效應導致紅移現象。此外,LiFePO4單晶與奈米顆粒的低溫拉曼峰參數,在尼爾溫度附近,沒有異常的溫度效應。在Li0.5FePO4奈米顆粒的拉曼散射光譜分析部分,我們發現146 cm-1、242 cm-1、443 cm-1、998 cm-1及1069 cm-1拉曼峰強度有所改變。 分析LiFePO4與LiMnPO4的橢圓偏光光譜,吸收能譜顯示在3.8 eV到6.4 eV區間內存在數個吸收峰,我們比較第一原理理論計算,了解每一個吸收峰所對應的電子能階結構。另我們估算LiFePO4單晶與奈米顆粒的能隙值約為3.8 ± 0.1 eV與3.45 ± 0.1 eV,LiMnPO4粉末壓錠與奈米顆粒的能隙值約為3.75 ± 0.1 eV與4.8 ± 0.1 eV。
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    鈣鈦礦氧化物(SmBaMn2O6)與異質結構(Nd0.35Sr0.65MnO3/YBa2Cu3O7)的光譜性質研究
    (2017) 廖鈺汝; Liao, Yu-Ju
      我們研究鈣鈦礦結構Nd0.35Sr0.65MnO3(NSMO)(30 nm)薄膜、YBa2Cu3O7(YBCO)(40 nm)薄膜、NSMO(30 nm)/YBCO(30 nm)異質結構薄膜材料及雙鈣鈦礦結構SmBaMn2O6單晶之光譜性質。我們使用橢圓偏振光譜探究異質結構薄膜材料與SmBaMn2O6單晶的光學常數與電子傳輸性質,並進一步使用拉曼散射光譜探討SmBaMn2O6單晶的晶格-電荷-自旋多重耦合效應。   NSMO的室溫光學電導率能譜展現兩個主要的吸收峰,位置分別為1.1 eV和3.7 eV。1.1 eV和3.7 eV分別對應到Mn3+ d→鄰近Mn4+ d及O 2p→Mn 3d軌域之電子躍遷。YBCO的室溫光學電導率能譜譜,有三個主要的吸收峰,分別為3.1 eV、3.8 eV和4.6 eV,3.1 eV對應到O 2p→Cu 3d軌域的電子躍遷,3.8和4.6 eV兩個峰主要為Cu(1) 3d_(3z^2-r^2 )→ 4p_x的電子躍遷。NSMO/YBCO異質結構的吸收峰位置與強度不同於NSMO與YBCO單層薄膜,可能與薄膜應變效應的改變有關,新產生與消失的吸收峰,推測為界面所引起。   SmBaMn2O6單晶的室溫吸收光譜顯示有三個主要的吸收峰:1.3 eV、3.4 eV及4.2 eV,第一個對應Mn3+ d_(3x^2-r^2 ) 或d_(3y^2-r^2 )→鄰近Mn4+ d軌域之電子躍遷,第二、三個對應O 2p→Mn 3d軌域之電子躍遷。樣品在溫度高於電荷軌道有序轉為無序之相變溫度(TCO1, 370 K)時,X光繞射實驗顯示Jahn-Teller效應減緩,導致d-d電子躍遷能量減小。SmBaMn2O6的拉曼散射光譜有4個主要拉曼峰:196 cm-1、330 cm-1、485 cm-1及614 cm-1,分別為旋轉1、旋轉2、Jahn-Teller扭曲及呼吸振動模,旋轉1及呼吸振動模在溫度高於330 K時消失;溫度低於電荷軌道有序態之相變溫度(TCO2, 200 K)時,Jahn-Teller扭曲及呼吸振動模皆分裂成兩個峰,且整個頻譜多了許多新的拉曼峰,表示有強烈的電荷-軌道耦合及超晶格的產生。
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    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。