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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    渦旋光對低維度材料與磁性薄膜異質結構之光電響應增益探討
    (2024) 林士傑; Lin, Shih-Chieh
    本研究將藉由將拉蓋爾-高斯(Laguerre-Gaussian, LG)光束照射在磁性材料與低維度材料的異質結構上,以探討帶有軌道角動量的渦旋光對其所產生的效應。由於LG光束具有特殊的電場分佈,藉由理論推測可能會與材料表面的電子海進行交互作用進而產生環形電流及垂直磁場。在材料的選擇上我們使用鈷作為鐵磁性材料,而低維度材料是選用具有相近能隙的半導體材料:MoS2及C60來進行探討。首先我們探討Co與MoS2的異質結構,由於在先前的研究中發現在Co/MoS2系統中鈷原子會使MoS2具有特殊的磁各異向性,提供了Co/MoS2異質結構與LG光束間交互作用的可能性。再來我們試著於鈷薄膜中摻入C60薄膜,由先前的研究指出Co與C60會有電子交換行為使得C60會帶有磁性,因此我們便以Co/C60/Co/MoS2異質結構來探討此結構與Co/MoS2異質結構間的差異,進一步研究鐵磁薄膜與低維度材料異質結構對LG光束的響應。最後,我們試著改變鐵磁材料與低維度材料的結構,由層狀堆疊改為合金的結構,探討Co-C60合金薄膜對渦旋光間的響應。研究結果顯示在二硫化鉬上透過蒸鍍法鍍上一層鈷薄膜後,會使得該元件對LG光的光電響應更為明顯;另外在Co/C60/Co/MoS2異質結構上發現在鈷薄膜中摻入C60薄膜的多層堆疊結構有著更顯著的光電響應,並且對LG光束也有著更強的反應。另外,在Co-C60合金的實驗中發現,對其照射渦旋光時此合金薄膜的阻值會隨著軌道角動量增加而上升。在物理機制的探討中,我們藉由從電子自旋的疊加態分佈,去探討LG光束所造成的外加磁場對光電響應的影響。
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    利用軌道角動量光源調控二維材料記憶體元件之研究
    (2023) 王柏文; Wang, Po-Wen
    二維過渡金屬二硫化物(2D TMD)材料以其出色的固有性質和巨大的電子應用潛力而聞名,尤其在記憶體應用方面更具潛力。最近的研究表明,基於二硫化鉬的元件通過將載流子儲存在功能性陷阱結構中展現出記憶特性。在這裡,我們提出了一種新的方法,通過照射具有不同軌道角動量(Orbital Angular Momentum, OAM)的渦旋光於二硫化鉬電晶體上,觀察其記憶特性。隨著拉蓋爾-高斯光束所給予的拓撲電荷(ℓ)增加,將有更多載流子從功能性陷阱結構中釋放,從而改變裝置通道中的載流子濃度。在MoS2電晶體上照射OAM光可以有效調節MoS2的電學特性,如光電流、遲滯窗口和載流子儲存性能等。在不同的光學特性條件下例如曝光時間、光強度和測量溫度,渦旋光仍然能獨立產生影響。我們對這個元件進行了記憶體特性的量測,展現出出色的耐久性和等待時間。此外,我們還觀察到不同結構的記憶體元件中,渦旋光能夠調控記憶體的現象。我們相信,透過軌道角動量光可調控的二硫化鉬記憶體元件可能為未來先進電子應用中的光學記憶體裝置提供新的操作自由度。
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    研究純量與向量結構光及與層狀二硫化鉬之交互作用
    (2020) 黃騰德; Teng-De Huang
    角動量雷射為具有光學軌道角動量、螺旋型的波前與相位分布及光旋渦之雷射光,其擁有與傳統雷射截然不同的空間分布及光學特性。將不同參數之角動量雷射做疊加,能製造單一光場擁有多個光旋渦之光源。因角動量雷射的參數可以不斷增加,與傳統控制光學偏振及其基本參數的實驗相比,前者多了更高的自由度,也不易受到實驗上的侷限。角動量雷射具有的特殊性質,在不同領域中,它能提供不同的應用價值。舉例來說,討論光學操控(optical manipulation)的領域時,角動量雷射由於螺旋型的波前以及其特有的波印亭向量(Poynting vector),使其能產生光力矩(optical torque)並抓住粒子,且帶動粒子隨著其強度分布做逆時針或順時針的旋轉,而其方向取決於角動量雷射的參數。討論光通訊的領域時,角動量雷射能攜帶比傳統雷射更高的資訊量。傳統光纖通訊,使用時間範疇(time domain)的方式(1或0),1為光傳播訊號,0為光不傳播訊號。藉由此方式傳播數據,需有很大的重複率來提高傳播速度,而角動量雷射能在採取1的動作時,給予更高的資訊量,進而提高整體傳播速度。另外,角動量雷射也能應用在大氣傳播中(free propagation),因其具有特殊的螺旋型波前,使其不易受到空氣擾動(air turbulence)的影響,進而能進行遠距離的傳播,再者,若將角動量雷射與空間非齊性(space-inhomogeneous)的偏振分佈做結合(向量場之角動量雷射),更能提高其傳播效率。角動量雷射也能應用於量子解密或量子糾纏中,此應用在未來通訊協定或是宇宙科學的方面都提供很高的應用潛力。因此,利用不同光學系統製造空間齊性偏振分佈(Scalar beam)及空間非齊性(Vector beam)的角動量雷射為本論文的重要工作。在本論文中,空間齊性偏振分佈的角動量雷射能藉由半柱面型共振腔搭配腔外柱透鏡、空間光調制器搭配電腦產生之全像片(computer-generated hologram)來產生。另一方面,空間非齊性的角動量雷射可以藉由共振腔及空間光調制器與其他光學元件的結合來產生。如: 干涉儀、四分之一波片等…。另外,我們也將產生之角動量雷射光源與層狀二維材料做結合,探究其特有光學特性與材料交互作用後,產生的光致發光及聲子震動(拉曼光譜),進而研究產生的物理甚至與元件的製程做連接。