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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    氧化釤鋅氧化亞鈷多層膜結構的螢光及磁光特性
    (2022) 蕭欽鴻; Hsiao, Chin-Hung
    本論文探討脈衝雷射蒸鍍法於c-sapphire基板製備單層氧化亞鈷(CoO)、氧化釤鋅(Zn1-xSmxO, ZSO)與CoO/ZSO多層結構薄膜之結構特性、光學特性與磁光特性。其中釤原子摻雜比例分別為0、1與3%,薄膜的製備條件為在氧氣壓力1×10^(-3) mbar,加熱棒溫度設定為400℃,脈衝雷射波長為266 nm,雷射能量密度為CoO 2.4 J/cm2、ZSO 2.0 J/cm2。利用X光繞射光譜與拉曼散射光譜分析結構特性,觀察到纖鋅礦結構的ZnO(002)與岩鹽結構的CoO(111)的特徵特徵峰,代表各層薄膜為單晶結構。並隨著摻雜比例的上升,晶格常數會變大、晶粒大小會變小。在多層膜結構中會因為熱退火效應與晶格間的不匹配度影響著薄膜的結晶性。拉曼散射光譜中,可以觀察到基板、氧化鋅、氧化鋅缺陷與CoO之特徵譜線。AFM結果顯示所有樣品表面呈現顆粒狀,表面形貌接近原子級的平坦。 光學特性由光致螢光光譜顯示在室溫中所有多層膜結構有氧化鋅之近能隙發光,以及部分樣品有鋅空缺、氧空缺與鋅間隙等缺陷所造成的發光,並無發現釤離子在4f軌域躍遷或CoO之螢光訊號,亦沒有ZnO/CoO/ZnO量子井相關的光學特性。 磁光特性由磁光法拉第磁滯曲線結果顯示所有樣品在室溫下皆為順磁性。薄膜之伐得常數隨著波長增加而減少,多層膜的伐得常數計算值與實驗值趨勢與數值相近。
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    氧化鈥鋅/氧化亞鈷多層膜結構的螢光及磁光特性
    (2021) 王乃緯; Wang, Nai-Wei
    本論文利用脈衝雷射蒸鍍法製備在c-sapphire上三種不同鍍膜環境的單層ZnO摻雜Ho薄膜及三種不同類型夾雜著CoO層的多層膜,其中Ho摻雜比例分為0、1及3%,並研究其結構特性、光學特性及磁光特性。  結構特性方面,X光繞射和拉曼散射光譜觀察到纖鋅礦結構ZnO和岩鹽結構CoO的特徵峰,代表樣品為多層單晶薄膜。其中多層膜結構中較下層的薄膜會因熱退火效應而晶體結構較佳。拉曼散射光譜則從ZHO薄膜觀察到Ho3+ 4f軌域躍遷譜線。  光學特性方面,在所有樣品中皆有ZnO的近能隙發光,在樣品中發現由氧空缺、鋅空缺、鋅間隙或其複合缺陷造成的缺陷發光,但無CoO或Ho3+的螢光,亦無ZnO/CoO/ZnO量子井的譜線。溫度從300 K變化到20 K,因晶格收縮使發光峰值藍移,且因熱擾動減少使ZnO近能隙發光強度相對於缺陷發光上升。  磁光特性方面,由MOFE及MOKE得知,在室溫下量測所有樣品的磁滯曲線皆為順磁性,且磁矩無達到飽和。法拉第磁光效應較強的波長為400到540 nm。薄膜的等效Verdet常數值隨波長增長而減小。除了ZHO 3%的三層膜結構外,多層膜等效Verdet常數的估計值與測量值相近,而ZHO 3%三層膜測量值較低的原因是其ZHO層的法拉第磁光效應比單層薄膜弱。
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    氧化鈥鋅薄膜的磁光與電性
    (2020) 林于庭; Lin, Yu-Ting
    本論文探討脈衝雷射蒸鍍法在c方向藍寶石基板上所製備之氧化鈥鋅薄膜(Ho: ZnO)的結構、光學、磁和磁光,及導電特性。氧化鈥鋅薄膜的製備條件為氧壓3×10-1 mbar,基板溫度525 ℃,雷射波長266 nm,雷射能量密度2.0 J/cm2,鈥的摻雜比例0~10 原子莫爾濃度(at. %)。 X光繞射光譜和拉曼散射光譜顯示氧化鈥鋅薄膜沒有其他雜質或晶相存在,代表薄膜中鈥原子成功取代了鋅原子。隨摻雜比例增加後,晶格常數與晶粒大小會變小,表示鈥原子(0.904 Å)取代鋅原子(0.74 Å)過程中產生缺陷造成薄膜結構變差。摻雜5及8 at. %之氧化鈥鋅薄膜的拉曼散射光譜還包含Ho 4f軌域5S2→5I8及5F4→5I8能階的螢光訊號。光致螢光光譜顯示純氧化鋅(Ho: 0 at. %)有很強的近能隙發光,隨摻雜比例增加,近能隙的發光變弱,缺陷的發光變強,從光致螢光光譜可以辨認出氧空缺、鋅空缺、鋅間隙等缺陷。 SQUID的結果顯示在T = 5與300 K氧化鈥鋅都呈現順磁性,飽和磁矩隨摻雜比例增加而變大,在8 at. %達最大值120 emu/cm3。磁矩和溫度關係結果表明,薄膜磁矩在2~100 K的範圍內都快速下降,在150 K後趨於平緩,且在40~60 K的地方有很強的氧退吸附訊號,若扣除掉氧退吸附的訊號,推測所有薄膜皆不具磁有序特性。磁光光譜顯示所有氧化鈥鋅薄膜皆為順磁性,其法拉第旋轉角對磁場的斜率隨波長越大而變小,此外氧化鈥鋅薄膜的Verdet常數數值隨波長增長變小,大約降低86 %。 從電流-電壓特性曲線可以看到所有氧化鈥鋅薄膜電極皆符合歐姆定律。且在摻雜之後電阻率從0.022 Ω-cm上升到0.221 Ω-cm,表示摻雜和產生的缺陷會增加電阻率。