理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    雷射照射下石墨烯/二硫化鉬與六方氮化硼/二硫化鉬雙層異質結構之穩定性
    (2023) 許聖郁; Hsu, Sheng-Yu
    本研究使用拉曼光譜及螢光光譜,研究了二硫化鉬和石墨烯/二硫化鉬和六方氮化硼/二硫化鉬等結構在不同雷射功率下的穩定性。結果顯示,在石墨烯/二硫化鉬和六方氮化硼/二硫化鉬等異質結構中,薄膜能夠隔絕大氣並增強二硫化鉬受雷射影響的穩定性。原子力顯微鏡表面形貌和拉曼光譜顯示,經過56 mW、30 mW雷射照射裸露的二硫化鉬後,二硫化鉬會凸起並發生結構變化,並且拉曼訊號在30分鐘後衰減至原本的10 %。結構變化的過程中,A1g和E2g兩個特徵峰會發生紅移,A1g的紅移是由氧化產生的p-dope所引起,而E2g則是由結構變化產生的應變所導致。對於石墨烯/二硫化鉬系統,我們觀察到不同的光譜特徵。在雷射照射過程中,拉曼特徵峰和光致螢光強度並沒有快速下降,這顯示結構變化現象被抑制。而對於六方氮化硼/二硫化鉬30 mW的實驗組中,觀察到拉曼特徵峰和光致螢光強度呈現先上升的趨勢,因此推測在略低於30 mW雷射的環境下,六方氮化硼/二硫化鉬能夠保持穩定。結果顯示石墨烯/二硫化鉬受雷射照射影響的穩定性最佳,六方氮化硼/二硫化鉬次之,未經覆蓋而裸露的二硫化鉬穩定性最差。
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    有機磁性半導體—富勒烯與鈷的交互作用探討
    (2022) 徐健真; Hsu, Chien-Chen
    在自旋電子學中,磁性半導體是其中一個重要研究領域,其中有機材料與磁性材料的電子交互作用,是如何影響有機-磁性複合材料的磁性與電子傳輸行為,更是一個需要深入探討的領域。本研究使用物理氣相沉積法 ( Physical Vapor Deposition, PVD ),於超高真空系統 ( Ultra-High vacuum system, UHV ) 中,選擇在Al2O3 與Si兩種基板上,成長了C60/Co/C60與C60/Co的三層膜與雙層膜結構。透過探討薄膜磁性、表面形貌、光致螢光光譜( Photoluminescence, PL ) 與拉曼光譜 ( Raman Spectrum ) 、電壓-電流性質、磁阻響應與霍爾效應 ( Hall effect ) 在不同溫度的真空熱退火前後的變化,並以共鍍方式成長了不同比例的Co-C60 複合材料,並與上述退火實驗結果進行比較。本實驗分為兩大主軸,第一部分為C60薄膜與C60/Co 層膜在500 ℃ 下的真空退火,由表面形貌量測中,發現成長於Al2O3基板的C60/Co 雙層膜於退火後,形成了以Co原子為主的奈米島分區結構,以及C60 薄膜經過退火後,形成了近十奈米的原子團簇;在使用拉曼光譜分析碳基材料振動模式後,發現C60裂解為無定型碳的程度,因Co原子的參與下變得更高,說明了Co與C原子之間的交互作用,不僅增強了C60的裂解行為,同時限制了無定型碳的脫附行為;在磁滯曲線量測中,經過500 ℃ 退火後薄膜鐵磁行為明顯增強,包含了矯頑場 ( Coercivity, Hc ) 增大了至少5倍以上,以及薄膜由無磁性/順磁性轉變為鐵磁性;在光致螢光光譜量測中,可觀察到C60 與無定型碳之PL峰值強度皆受到Co原子的含量影響;在電壓-電流特性的量測中,注意到C60/Co 雙層膜無論退火前後皆屬於導體;在磁阻量測中,注意到退火後C60/Co 雙層膜磁阻率增大了將近50 %;在霍爾效應量測中,C60/Co 雙層膜經過500 ℃ 退火後,薄膜主要載子由電洞變為電子,並量測到載子濃度為2.32 × 1021 cm-3,載子遷移率為10.9 cm2V-1s-1。第二部分則是製作不同比例的Co-C60 複合材料,並注意到Co原子比例越低,薄膜內材料就以蕭特基接觸為主,以及C60分子的發光特性受到Co原子的熱蒸鍍過程破壞,最後則是C60在共鍍過程中受到Co-C60電子交互作用影響,導致C原子間的鍵能改變,進而改變C60的分子振動模式。上述實驗結果說明了Co與C60的交互作用增強了C60的裂解行為,且C60裂解後所形成的無定型碳,與Co原子混合後誘發了更明顯的磁性行為,同時在光學量測發現退火後的C60/Co仍保有半導體性質,暗示了只要適當調整Co原子與C60含量,就可利用真空退火製作出以Co-C為主成分的磁性半導體,對改善有機自旋閥中的電導率不匹配,具有相當大的潛力。
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    一維奈米材料的成長、分析與功能化(2/3)
    (2004-09-08) 陳貴賢; 陳家俊; 王崇人; 林麗瓊; 吳季珍; 彭維鋒; 馬廣仁; 陳啟東; 呂宗昕; 莊敏宏; 陳俊維
    本計畫一年來 陳家俊 、林麗瓊、吳季珍、王崇人分別在Sb/sub 2/S/sub 3/、InN、GaN、ZnO、TiO/sub 2/、Ga/sub 2/O/sub 3/、Au等一維奈米材料的製備與特殊功能研究上有具體進展,除了有效製備各種奈米管、奈米線之外,我們更進一步研究其功能性的應用,以及特殊設計模式成長成為可行,有效促進下游的功能性應用研究。在光電特性分析上,彭維鋒利用同步輻射中心的X光吸收光譜(XANES)結合林麗瓊的電子束螢光光譜儀(Cathodoluminescence; CL),以及可以對奈米大小尺寸的材料的電子結構,形貌、成分、螢光特性做有效分析。同時,UV Micro-Raman/PL系統在加裝325-nm光源之後,可以在有效再低溫下測量寬能距材料螢光與拉曼光譜,對本計畫光電特性的研究有極大幫助。在功能性應用方面,王崇人將研發出來的金奈米柱的表面電漿波應用於生物分子檢測,並且發展出光奈米光熱轉換的方法,可應用於生物晶片檢測及醫療聲波顯像上。陳啟東利用e-beam writer連結CNT並測其電性,在MWCNT上看到Columb oscillation。同時,呂宗昕與莊敏宏分別將CNT應用在鋰電池電極與場發射方面的研究,初步測 量顯示鋰電池充電量遠出過當前的文獻報告。呂宗昕也發展奈米結構鋰電池陽極材料,這配合奈米碳管鋰電池應用將有極大潛力。
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    Sharp Infrared Emission from Single-Crystalline Indium Nitride Nanobelts Prepared Using Guided-Stream Thermal Chemical Vapor Deposition
    (Wiley-VCH Verlag, 2006-03-01) M.-S. Hu; W.-M. Wang; T.-T. Chen; L.-S. Hong; C.-W. Chen; Chia-Chun Chen; Y.-F. Chen; K.-H. Chen; L.-C. Chen
    Single-crystalline InN nanobelts have been synthesized using Au as the catalyst by a guided-stream thermal chemical vapor deposition technique. The resultant InN nanobelts typically have widths ranging from 20 to 200 nm, a width to thickness ratio of 2–10, and lengths of up to several tens of micrometers. Structural analysis shows that these InN nanobelts have a wurtzite structure and exhibit a rectangular cross section with self-selective facets, i.e., the nanobelts are enclosed only by ± (001) and ± (11?0) planes with [110] being the exclusive growth direction along their long axis. This facet selectivity can be understood by the differences in the surface energies of the different facets. Photoluminescence (PL) spectra of InN nanobelts show a sharp infrared emission peak at 0.76 eV with a full width at half maximum of 14 meV, narrower than the values reported for InN epilayers. The integrated PL intensity is found to increase linearly with the excitation power, which suggests that the observed PL can be attributed to direct band-to-band emission.