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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Item 鐵在不同退火溫度下沉積在石墨烯/銥(111)系統之結構及磁特性研究(2021) 郭恩見; Guo, En-Jian本論文主要研究為不同厚度的鐵在不同退火溫度時，沉積在石墨烯/銥(111)系統之結構及磁特性，當退火溫度提高時，樣品最上層的鐵越是傾向於穿過石墨烯至銥(111)基板上形成插層結構。為了清楚了解到退火溫度對鐵形成插層結構的效益，本論文將退火溫度分為300 K、400 K、480 K及520 K四個系列進行研究，並利用歐傑電子能譜儀及低能量電子繞射儀對各系列樣品進行結構上的分析，從歐傑電子能譜儀及低能量電子繞射儀實驗結果發現，隨著退火溫度升高時，由於鐵會逐一穿過石墨烯至銥(111)基板上形成插層，且每當形成一層完好的插層結構後，鐵才會接續穿過石墨烯排列下一層，因此鐵在銥(111)基板上排列更加整齊，整個系統會傾向於分層明確且晶格較為單一的簡單系統。另外本論文使用歐傑電子訊號強度衰減公式做理論計算，將理論值與實驗所得的數據互相比對後相當吻合，這樣更能確定系統模型假設的正確性。從以往鐵/銥(111)系統的磁性量測中得知，鐵/銥(111)是水平磁化系統，當鐵接觸到銥(111)基板時，隨著鐵厚度增加，會有最多三層的磁性死層。而從四組不同退火溫度的樣品所量測到的磁性是水平磁化系統，當退火溫度升高時，磁性有延後出現的趨勢，且飽和磁化量的成長趨勢降低，從低能量電子繞射的實驗結果得知，這是因為退火溫度高的系列，由於面心立方排列的銥原子將上層鐵的晶格撐大再加上鐵的插層機制，以至於鐵的假晶成長延後直到鐵厚度超過系統可以負荷的最大應力後，鐵逐漸回到自身晶格大小，才能從表面磁光科爾效應量測到磁性。Item 鈷在銀/鍺(111)-c(2×8)及鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3)及(4×4)表面的結構衍化(2012) 徐仲俞; Hsu,Chung-Yu我們利用歐傑電子能譜(Auger electron spectroscopy，AES)、低能量電子繞射(low-energy electron diffraction )來深入探討銀在鍺(111)-c(2×8)及鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3)R30°及(4×4)隨著不同退火溫度下表面的結構衍化。 室溫下，銀原子在鍺(111)的成長模式為層狀成長之後再以三維島狀的Stranstri-Krastanov (SK) mode。室溫蒸鍍不同鍍量的銀在鍺(111)-c(2×8)上並退火到420 K至930 K之間，隨著溫度上升至570 K，超過1 ML的銀原子會退吸附直到剩下1 ML的銀，最後在退火溫度為930 K時，銀原子會完全退吸附。在退火過程中，隨著不同的退火溫度及銀鍍量，銀/鍺(111)的結構，由原本的c(2×8)分別會形成(1×1)、(3×1)、(4×4)或(√3×√3)R30°的結構。 室溫蒸鍍鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3) R30°及(4×4)上並退火到420 K至930 K之間，鈷在銀/鍺(111)-(√3×√3)R30°及(4×4)的結構上，在退火溫度570 K時，鈷會形成(√13×√13)及(2×2)的重構，而在退火溫度為650 K和730 K時，鈷都是形成(2×2)的重構，在退火溫度為830 K時，鈷原子會退吸附，此結果顯示鈷與基底不會形成合金。Item 鐵超薄膜在白金(111)面上的成長(2007) 許宏彰我們利用歐傑電子能譜(Auger Electron Spectroscopy， AES)、低能電子繞射（Low Energy Electron Diffraction， LEED）、以及紫外光電子能譜術(Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy， UPS)來深入探討鐵超薄膜鍍於Pt(111) 的成長模式以及在高溫形成合金時的成份、結構變化。 室溫下，鐵薄膜鍍於Pt(111)的成長模式為三層平整成長之後再以三維島狀的S. K. mode。由AES、LEED均能得到相同的結論。而隨著厚度的增加也可以發現在表面有Domain Rotation的行為。因此在LEED Pattern出現了新的衛星亮點。 1，2 與 5 ML Fe/Pt(111)升溫過程各自在520、570與620 K開始在界面擴散；而在670、670與720 K時，開始有合金的行為；而對於2與5 ML的系統，在820與870 K時Domain Rotation的行為隨著溫度的昇高而消失。對於1 ML 深溫至1060 K時，由於表面的重構使得表面鉑原子間距加大，LEED Patternt出現新的(1x1)繞射亮點。Item Co/CoO/Ir(111)超薄膜之磁性研究(2007) 陳俊明本研究是在超高真空環境下於氧壓下鍍Co的方式將獲得的CoxO1-x蒸鍍在Ir(111)表面上，再於CoxO1-x/Ir(111)系統上鍍Co而形成Co/CoxO1-x超薄膜。以歐傑電子能譜儀與表面磁光柯爾效應儀對此超薄膜進行表面組成及磁性性質之分析，藉此一系列地研究探討不同氧壓下成長的CoxO1-x對Co磁性的影響。在經由歐傑電子能譜儀分析的CoxO1-x成長與深度組成，發現到其CoxO1-x薄膜在Ir(111)的表面上為O、Co、CoO的混合薄膜，而再經由表面磁光柯爾效應儀的測量，我們發縣矯頑力隨著溫度的下降至某一溫度後突然增加，其原因為CoxO1-x與Co介面間的交換耦合現象，使得鐵磁層的磁矩儲存一交換異向能，因此要讓磁矩翻轉需要更大的外加磁場，因此Hc值會突然增加。另外，在越大氧壓下成長的樣品薄膜其Hc值突然增加的溫度越低，這是因為CoxO1-x薄膜中的氧會往上擴散到Co薄膜中，而在氧壓越大時成長的CoxO1-x薄膜會有越多的O原子擴散到Co薄膜中，使得Co薄膜中的有效Co顆粒變小，所以我們必須將溫度降到更低交換偏移的效應才顯示出來。Item 鈀/鐵與鐵/鈀雙層膜於矽基板(111)上 熱穩定性與合金形成之研究(2014) 莊英奇; Ying-Chi Chuang本篇論文為探討在壓力1.6×〖10〗^(-9) torr的室溫下，於清理過的矽基板上鍍上不同厚度與相對位置之鈀與鐵雙層膜的熱穩定性與合金形成。為了觀察從分離的雙層膜到合金的轉變過程，我們已經研究了退火時間與溫度的效應，藉由歐傑電子能譜(AES)的測量，在歐傑電子能譜圖中觀察到相分離。溫度在大約690至804 K之間，Pd/Si與Fe/Si歐傑訊號比值呈現了兩種不同的下降過程，前者比後者下降的更為急遽。下降的Pd/Si與Fe/Si訊號比值表示在不同相對位置的兩雙層膜系統中，Pd與Fe原子會擴散到矽基板裡。Fe/Pd與Pd/Fe曲線在兩種系統中也被發現有相似的趨勢，在相對高溫情況下，Fe/Pd與Pd/Fe曲線相交後，Fe/Pd訊號比值將會大於Pd/Fe訊號比值。我們的研究提供了在矽基板(111)上的鈀與鐵雙層膜之熱穩定性與合金形成之詳細報告，這些報告在未來的應用上是有價值的。Item 石墨烯/鈷/銥(111)插層結構的磁特性研究(2018) 黃盛吉; Huang, Sheng-Ji本研究我們會系統化地研究不同界面對於鈷/銥(111)系統的磁性影響，利用歐傑電子能譜儀研究系統成分及化學狀態、表面磁光柯爾效應儀研究系統磁性變化。首先以石墨烯此一非金屬二維材料作為介面系統，並變更鈷厚度來探討石墨烯/鈷/銥(111)的影響變化。鈷薄膜皆會在熱退火後插層至石墨烯下方，並在鈷厚度還太薄時其系統的居禮溫度低於室溫，之後隨著鈷厚度增加，系統磁易軸會從極向慢慢轉往縱向，此外極向的矯頑力還會隨著鈷厚度增加而下降。之後嘗試覆蓋銀薄膜改變石墨烯/鈷的界面效應，同樣在熱退火後發現鈷會插層至銀/石墨烯下方，並發現銀能有效降低系統的極向矯頑力，更使得磁易軸轉換的鈷厚度得到提升，確切地顯示出銀薄膜能使得石墨烯/鈷/銥(111)系統的垂直異向性得到增強。本研究中覆蓋銀的方式有兩種，其一是直接在石墨烯/鈷/銥(111)上直接蒸鍍銀薄膜，另一種先製備鈷/銀/石墨烯/銥(111)系統後，再以熱退火的方式使其變成銀/石墨烯/鈷/銥(111)系統。兩種製備方式所量測出的磁滯曲線大有不同，後者能得出較為方正的磁滯曲線。但不論是何者皆顯示銀覆蓋層能使石墨烯/鈷/銥系統的磁易軸更加穩固在極向方向的作用。另外本碩論亦詳細計算出受銀影響前/後的介面異向能數值，這使其在自旋電子元件與磁紀錄媒體的開發上有所助益。此材料不論鈷或銀厚度如何，其各成分元素皆保持穩定的化學態，也即在生產階段可以保持良好品質的薄膜，應用於元件而具有優秀良率。Item 超薄膜鈷/銥(111)的表面結構研究(2016) 王咸捷在Co/Ir(111)系統中，鈷薄膜在2至6個原子層之間，其平行方向的原子間距d//和垂直膜面上的原子間距d_⊥因應力影響有所變化，導致結構趨於破碎，最終超過8個原子層後產生超順磁的現象。石墨烯插層對於Co/Ir(111)系統影響很大，在鈷薄膜為1.33層以內是量測不到磁滯曲線，當鈷薄膜成長到2.66至3.99個原子層時，鈷薄膜受石墨烯介面影響呈現垂直磁化系統，但與Co/Ir(111)系統最大的不同在於，當鈷薄膜在大於3.99個層之後，未有超順磁現象產生，此時磁異向性由磁晶異向性改為形狀異向性主導，發生自旋取向相變(spin reorientation transition，SRT)，磁化的方向從極向轉至縱向。石墨烯插層經熱退火後，上層鈷薄膜會隨著溫度上升而往石墨烯下方移動，移動少量的鈷原子至石墨烯下層後，下層鈷薄膜因與基底銥、石墨烯兩者相互接觸，故磁性初始為極向方向，此時若鈷薄膜層數較大，即石墨烯上層的鈷薄膜厚度尚未低於4個原子層時，會出現交換偏移現象，若是低於4個原子層時，則整體薄膜皆為極向方向。Item Co/Ni/Pt(111)的磁性研究(2006) 游勝凱我以實驗室自製的磁光柯爾效應儀（SMOKE），進行不同層數的Co原子層在up layer，以1 ML Ni當buffer layer 在Pt(111)上的研究。就實驗室先前的研究，我們知道在平坦的Pt (111)表面鍍上Co超薄膜時，當Co薄膜的厚度小於4 ML時，具有垂直磁異向性（PMA），即磁化易軸的方向為垂直於樣品表面的方向(out-of-plane)，Co厚度繼續增加時，磁化易軸的方向會轉為平行於樣品表面的方向(in plane)，spin reorientation transition發生在4～5 ML間。我所研究的dCo Co/1 ML Ni/Pt(111)系統，室溫與450K下準備樣品，0～3 ML Co/1 ML Ni/Pt(111)進行SMOKE量測，在polar和longitudinal方向皆無訊號，而4＆5 ML Co/1 ML Ni/Pt(111)，我們量測到longitudinal的柯爾訊號；而室溫準備樣品再升高到450K量測，發現1 ML Co/1 ML Ni/Pt(111)的磁化易軸在out-of-plane方向，而2＆3 ML Co/1 ML Ni/Pt(111)無柯爾訊號，4＆5 ML Co/1 ML Ni/Pt(111)，我們量測到longitudinal的柯爾訊號；並對dCo Co/1 ML Ni/Pt(111)系統做升降溫實驗，瞭解Co、Ni與Pt合金之後的磁性狀態。 另外，我也研究了dNi Ni/1 ML Co/Pt(111)系統，和先前實驗室將Ni超薄膜鍍在Pt(111)上，dNi Ni/Pt(111)的磁化易軸與樣品面夾一角度，經分析得 ，做個比較。學生所研究dCo Co/1 ML Ni/Pt(111)的系統，一開始1 ML Co/Pt(111)的磁化易軸為out-of-plane方向，蒸鍍上Ni原子層，直到24 ML Ni/1 ML Co/Pt(111)，磁化易軸仍為out-of-plane方向。並對2、12＆24 ML Co/1 ML Ni/Pt(111)做升降溫實驗，瞭解Co、Ni與Pt合金之後的磁性狀態。 我的研究結果顯示，當僅有1 ML Ni當buffer layer，Ni在白金上為磁性的dead layer，所以當Co原子層鍍上去，沒有out-of-plane方向的磁化易軸，當Co原子層數大於3層，磁化易軸為in-plane方向，與Co塊材的磁性狀態相似。而1 ML Co當buffer layer，Co在白金上造成，磁化易軸即為out-of-plane方向，繼續鍍上鐵磁性的Ni原子層，造成磁化易軸的強度增強；所以Ni-Pt與Co-Pt造成不同的鐵磁性質。