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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    以電化學方法製備之Ni/Cu(100)薄膜的磁性研究
    (2009) 王穎潔; Wang Ying-Chieh
    本實驗利用電化學電鍍方式在單晶銅(100)電極上成長鎳薄膜,同時使用循環伏安法(Cyclic Voltammetry)、電化學磁光柯爾效應系統(EC-MOKE)、電化學掃描式電子穿隧顯微鏡(EC-STM)來研究單晶銅(100)上所成長鎳薄膜的表面特性與磁特性。 實驗使用銀當作電化學參考電極,此電極屬於pseudo-reference electrode,其電位利用能士特方程式計算與文獻參考比較結果,與標準氫電極電位差大約是+87~130 mV 之間。經過多次實驗測試,在本實驗系統中數據呈現高再現性。以循環伏安法檢測,單晶銅(100)電極在1 mM HCl電解液中電化學過程,發現電流成對峰值:銅溶解與銅沉積,往陰極方向加大範圍掃描,-800 mV(vs Ag)開始有氫氣產生反應(質子還原:H++e-→1/2H2)出現。加入鎳的電解液1 mM HCl+1 mM NiCl2則出現另外一個成對峰值分別在-1200 mV與-400 mV,實驗數據顯現此對峰之間相關性甚大,推測是鎳的吸附(Ni2++2e-→Ni)與退吸附(Ni→Ni2++2e-)反應。選擇在-1200 mV電位下電鍍鎳,控制電鍍時間以製造不同鎳膜厚度,透過積分CV圖的鎳退吸附峰算出電荷量和已知電鍍面積(0.292 cm2)可分析沉積鎳的膜厚。電解液裡的氯離子會修飾銅(100)電極表面,透過STM掃描圖像可以觀察到銅(100)表面直角台階的特徵。 電鍍鎳/銅(100)磁性行為主要分成四部分結論:(1)在1.52 ML以下沒有磁性原因是電鍍鎳量很少又加上氫氣產生的效應。 (2)在2.47~7.05 ML認為是磁異向能的轉換,易軸變成Polar方向,表示有垂直磁異向能出現,與UHV系統有相同的現象發生。 (3)在13.4 ML~29.0 ML之間的磁化易軸變成平行樣品表面,趨向塊材現象以形狀異向性為主要因素。隨著厚度增加殘磁逐漸變大,因此越厚的鎳層需要更大能量才能磁化。 (4)鎳退吸附後In-situ量測L-MOKE還有磁性的現象是在13.4 ML以上才有,推測是電鍍厚度越厚,水溶液離子數變少,使得水溶液導電度不夠無法將鎳退吸附掉。
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    多鐵材料YMnO3薄膜之光譜性質研究
    (2009) 聶安莉; Nieh, An-Li
    我們研究不同結構的多鐵性材料YMnO3薄膜之光譜性質,分別以YSZ基板製成的六角晶系結構與SrTiO3基板製成的正交晶系結構,並探討在光譜上是否可以觀察得到磁電耦合的存在。 首先,比較基板與薄膜樣品的室溫光譜,我們觀察到六角晶系與正交晶系YMnO3薄膜在遠紅外光區皆有數個聲子吸收峰,可分別對應於[Phys. Rev. B 56, 2488 (1997)]及[Physica B 262, 1 (1999)]的第一原理計算結果,在近紅外至紫外光區的吸收峰,六角晶系YMnO3薄膜在1.6、2.4及5 eV,正交晶系YMnO3薄膜在5 eV,顯示著有電子能階躍遷的貢獻,由此印證了YMnO3薄膜在不同的基板下製備會形成不同的結構,同時也會展現各自的光譜性質及物理意義。 其次,我們研究這些樣品的變溫光譜響應,隨著溫度降低,六角晶系YMnO3薄膜在156、202及595 cm-1與正交晶系YMnO3薄膜在584 cm-1的振動模因為熱效應的緣故,頻率位置出現藍移現象且半高寬變窄;正交晶系YMnO3薄膜在450 cm-1處,隨溫度降低有下陷的趨勢,這是由於SrTiO3基板的結構相轉變所致;六角晶系YMnO3薄膜在高頻1.7 eV處,接近相變溫度時,頻率位置之斜率變化較陡峭,此現象可能與錳離子間磁矩之超交換相互作用效應有關。
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    玻璃基板粗糙度對於鎳鐵薄膜磁性特性的影響
    (2013) 黃正偉
    本論文研究鎳鐵薄膜長在不同粗糙度的玻璃基板上的磁性行為。利用氫氟酸蝕刻玻璃的特性,玻璃基板的粗糙度是用氫氟酸的蝕刻時間來控制。在不同粗糙玻璃基板上用磁控式濺鍍成長鎳鐵薄膜(Py/G)。利用原子力顯微鏡來檢視分析平均粗糙度,利用統計方法定量找出各種表貌的相關參數如平均表面粗糙度、方均根粗糙度和偏度。樣品的磁性行為則是用鐵磁共振儀(FMR)和柯爾磁光儀(MOKE)量測得到。實驗使用蓋玻片當作基板,預前處裡是用丙酮經由超音波震盪器清洗,再由15%濃度氫氟酸經不同蝕刻時間來製造不同表面粗糙度,蝕刻完後用去離子水、丙酮同樣用超音波震盪器來清洗,再用氮氣來吹乾基板,最後利用磁控濺鍍鍍上5nm的鎳鐵薄膜。隨著表面蝕刻時間增加,玻璃基板的方均根高度變化並不顯著,最大的方均根高度約為3.75nm最小則是。偏度則和蝕刻時間有正相關。樣品磁性如矯頑場、鐵磁共振吸收半高寬和方均根高度並無明確的關聯。但發現偏度和磁性的相關性,偏度和矯頑場有反V字型的關係圖,最高的矯頑場為20Oe對應到的偏度約為1.5。偏度和鐵磁共振吸收半高寬呈現週期震盪且振幅越來越大週期約為偏度2。