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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    鈷,鎳/氧3x3/鎢(111) 的成長、結構、熱穩定性及磁性之研究
    (2012) 薛坤仁
    本研究目的在觀察,於超高真空系統中,鈷和鎳分別在氧3x3/鎢(111)基板上的晶格結構、熱穩定性、磁性及成長。藉由歐傑電子能譜與低能量電子繞射研究這些物理特性。實驗中我們發現,在鎢(111)上曝氧後再以適當的溫度加熱,氧氣會吸附在鎢(111)表面上,並產生3x3的表面重構現象。特別的是,在薄膜成長及升溫過程中,我們可以從歐傑電子能譜儀中得知氧的訊號一直存在,而且訊號強度幾乎是固定的,此一結果暗示氧一直存在於表面上,類似介面活性劑。此外,我們也證明在鈷、鎳薄膜的成長及熱穩定性實驗中,氧扮演著非常重要的角色。在鎳/氧3x3/鎢(111)系統中,鎳的成長方式為島狀成長;在鈷/氧3x3/鎢(111)系統,鈷則是層狀成長。在熱穩定性方面,鎳/氧3x3/鎢(111)的實驗結果顯示,即使在鍍了大量(9 PML)的鎳後,還是不能明顯地觀察到潤濕層的存在;但在鈷/氧3x3/鎢(111)系統中發現了潤濕層的存在(0.33 PML)。此結果不同於在鈷/鎢(111)及鎳/鎢(111)系統之結果,鈷、鎳薄膜在加熱到凱氏溫標700度時,會形成潤濕層(1 PML),這些結果證明了氧3x3/鎢(111)的介面對於鈷、鎳薄膜的成長及熱穩定性有極大的影響。在磁性行為上,鎳/氧3x3/鎢(111)為傾斜磁化;而鈷/氧3x3/鎢(111)則是平面方向上的磁化。
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    鈷薄膜在鐵白金上成長之磁特性研究
    (2013) 阮家治
    本實驗在超高真空下進行,不同退火溫度的2 ML Fe/Pt(111)上成長Co超薄膜,並且對其進行退火處理的表面結構、成分組成以及磁特性研究,使用分子束磊晶的技術成長Fe及Co超薄膜,並利用低能量電子繞射儀,歐傑電子能譜儀以及磁光柯爾效應儀,探測樣品的表面結構、成分組成以及磁特性的研究,熱退火處理對Fe/Pt(111)系統中,當退火溫度超過570 K後,從歐傑訊號的變化可以看出 Fe/Pt介面形成了Fe-Pt表面合金,造成其矯頑力與柯爾訊號大幅提升。接著在不同Fe-Pt合金形成溫度的系統中成長Co薄膜,發現飽和磁化量與殘磁柯爾訊號受原子磁矩等量的增加而呈線性的增長,且矯頑力隨著膜厚上升達最大值,推測矯頑力上升是由於Co與下方Fe-Pt介面形成交換耦合作用之影響,並且在較低的Fe-Pt合金形成溫度,矯頑力提升的幅度較高。而後在Co/Fe-Pt/Pt(111)退火對磁特性影響的研究中,樣品溫度對磁性的影響在不同Fe-Pt合金形成溫度的系統中極為相似,可以發現其磁性隨樣品溫度在600 K以下時,受熱效應影響而下降,在600 以上時由於交換耦合與熱效應同時的影響使得磁性降低。在退火方面,Co/ Fe-Pt/Pt(111)系統中,矯頑力在600左右上升至穩定,750 K後又繼續上升,推測第一階段的上升應是Fe與Pt形成合金造成此趨勢,而第二階段的上升為Co與Pt形成合金造成,而飽和磁化量及殘磁柯爾訊號,升溫退火Co/ Fe-Pt/Pt(111)系統相似,皆無明顯變化,僅在Co/Fe-Pt/Pt(111)系統中,可以看到在600 K以下時柯爾訊號緩降,600 K以上快速下降,推測此差異應是由於Co薄膜與Fe-Pt介面的交換耦合效應。
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    硫酸鈉與硼酸溶液對導電玻璃ITO上鍍鈷的影響
    (2012) 陳文賓; Wen-bin Chen
    本研究探討硫酸鈉與硼酸溶液對導電玻璃ITO上鍍鈷的影響。以循環伏安法找出適合的電鍍電壓,並改變不同的電解質輔助液探討對鈷膜表面的影響。我們藉由金相顯微鏡、原子力顯微鏡對鈷膜表面進行觀察,再以固定電鍍電壓的方式,分析得到電流對時間的關係,判定鈷在ITO上為接近瞬時成核的機制,並利用磁光柯爾效應測量鈷膜的磁性。 在實驗的過程中我們發現,電解質輔助液硫酸鈉以及硼酸各有其優缺點,硫酸鈉幫助我們決定所需要電鍍的電壓以及增加還原電流,硼酸輔助液不僅可以抑制產生Co的氫氧化物,它還能讓薄膜均勻成長。我們發現硼酸的濃度明顯影響Co島的結構,並進而改變磁性之量測結果。
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    抑制矽化物生成的低溫鐵薄膜之成長與磁性研究
    (2011) 涂文廷; Wen-Tin Tu
    相較於室溫成長,低溫下成長於矽基板上的鐵薄膜成功的減少了矽和鐵介面間的矽化物產生。在鐵矽介面間,5到15層低溫成長的鐵薄膜,在350K下都能夠維持穩定的狀態。同時,低溫成長的鐵薄膜其表面相當的平整,粗糙度約在0.4到0.6個奈米間。因此,低溫的鐵薄膜被用來做為一介面層,接續在室溫下繼續蒸鍍鐵薄膜。我們利用磁異相能的單一磁矩模型,來模擬矯頑場的變化,並推論和討論表面及體積異相能。
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    鈷及鐵薄膜於鎢(111)表面上的結構與磁性
    (2011) 林奕成; Yi-Cheng Lin
    在本篇報告中我們於100K的溫度將鈷或鐵蒸鍍在鎢(111)的表面並升溫至室溫後,藉著低能量電子繞射以及磁光柯爾效應探討其結構與磁性,此外我們將呈現樣品熱處理過程中所觀察到的特殊磁現象。
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    壓力效應下鈰鈀矽與鍶鈀鎳鍺化合物之超導與磁性研究
    (2011) 曾文彥; Tseng, Wen Yen
    本論文主要探討重費米化合物CePd2Si2在高壓環境下的反鐵磁與磁的不穩定行為,在量子臨界點(quantum critical point)的附近,將可觀察到其超導性與非費米液體的現象;塊材CePd2Si2反鐵磁相轉變點大約存在於絕對溫度10 K,施予3 GPa 的外在壓力將使得反鐵磁相轉變點被抑制至0 K,並且當外在壓力達到2.4 GPa時,其超導轉變溫度約為0.3 K。一旦外在壓力超過7 GPa,其超導表現將會消失。研究目標為探討CePd2Si2 奈米微粒在壓力效應下是否也擁有與塊材相同的超導性與磁性行為。 本實驗中CePd2Si2奈米微粒是以準分子雷射濺鍍法製備而成,雷射能量約為200 mJ以及工作壓力約為1 torr,靶材至收集盤的的距離為4 cm。分別透過 XRD、TEM以及EDS來做晶體結構分析與成份分析,奈米微粒粒徑大小約為2 nm。奈米微粒的超導性與磁性量測,則是利用鑽石高壓鉆Mcell Ultra以及SQUID來完成。 ThCr2Si2類型的三元金屬化合物,其超導性與磁性已經被廣泛研究;此類晶格結構是找尋較高超導轉變溫度的金屬化合物超導體的關鍵之一。 SrPd2Ge2塊材是以弧光放電法製備而成,結構與成份分析則是透過X光粉末繞射儀,超導性是以自製的壓力鉆進行量測。SrPd2Ge2 常壓下的超導轉變溫度約為3.04 K。研究重點在於系統性的實驗不同摻雜比例的Sr(Pd1-xNix)2Ge2 與其晶格結構和超導轉變溫度的對應關係,也顯示了外在壓力的增加與鎳的摻雜比例造成的化學壓力增加,對於超導溫度的提升有著相同的趨勢。
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    鈷在鉑上形成超尖磁性奈米針尖之研究
    (2009) 江佳倫; Chia-lun, Chiang
    我們利用場離子顯微鏡在超高真空的環境中觀察兩種磁性奈米針尖的成長,一種是利用表面皺化機制形成的鈷鉑合金金字塔形奈米針尖;另一種是藉由鈷在鉑(111)面的S. K. mode長成以鉑為基底的鈷奈米針尖。前者針尖生長於皺化形成的鈷鉑合金多面體之稜線交接處,分別位於{531}及{210}切面,{531}切面的金字塔是由擴張的{111}、{110}、{311}切面堆積,{210}切面的金字塔則由擴張的{110}及兩個{311}切面組成。而後者針尖是在室溫及20K時鍍鈷4~5ML於鉑(111)面,鈷原子先依鉑基底以FCC結構排列,再於其上堆積單顆、雙顆或三顆原子團,這些在鉑(111)面成長的鈷原子團即是一種無特定針形的奈米針尖。
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    鐡錳鐡薄膜成長於銅三金之晶體結構與磁性
    (2009) 邱傑振; Ciou Jie-Jhen
    我們使用中能量電子繞射儀,低能量電子繞射儀,磁光科爾效應來決定Fe/Mn/fcc-like Fe/Cu3Au(001)之成長模式,晶體結構及磁性。與Fe/Mn/Cu3Au(001)來比較,在磁性上有一些有趣的發現。即使多了fcc鐡的緩衝層,在低厚度時錳的晶體結構仍然是fcc.造成在垂直於晶體表面方向矯頑磁力的增強以及磁易軸翻轉的臨界厚度偏移可歸因於fcc鐡的緩衝層具有垂直於晶體表面方向的磁異向性.