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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    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。
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    製作反鐵磁性的氧化鈷在鈷/矽(111)超薄膜上之交換偏移作用研究
    (2009) 莊家翔; Chiashain Chuang
    交換偏移作用在半導體上的想法已經被初步的完成。為了完成這個想法,鐵磁性的元素-鈷,被覆蓋於半導體中最具代表性的元素-矽晶面上。研究交換偏移作用在半導體上的第一步驟是製作反鐵磁性的超薄氧化鈷膜。在此文獻中,有三種方法被用在製作反鐵磁性的超薄氧化鈷膜。它們分別是「在常溫下以氧壓下鍍鈷的方式製作超薄反鐵磁氧化鈷膜於11 ML 鈷/矽(111)上」、「在常溫下曝氧於鈷/矽(111)上」和「在常溫下以氧壓下鍍鈷的方式製作超薄反鐵磁氧化鈷膜於已曝氧4000 L達飽和的11 ML 鈷/矽(111)上」。 在第一個方法中,不論是縱向和垂直方向的磁光柯爾效應,其阻隔溫度和交換偏向場都不遵守有限尺寸效應。這實驗結果顯示超薄反鐵磁性的氧化鈷膜或超薄鐵磁性的鈷膜中,可能有某種形式的奈米結構。 在第二個方法中,我們得到一個指數上升的方程式,藉由這個方程式我們可以預測鈷矽化合物(CoSi2)的混合層數。在5在15的鈷原子層中,從AES強度氧鈷比飽和的強度變化換轉成氧的吸附層數,我們可以用一個指數上升的方程式曲線來近似這些數據。這個方程式可寫成IO = (IO)0 {exp[(tCo-t0)/D]-1},其中(IO)0 = 0.41是氧的吸附比;t0 = 2.16 ML是鈷矽化合物(CoSi2)的混合層數;D = 6.98 ML是氧的平均擴散深度。 在最後的方法中,介於鐵磁層鈷與反鐵層氧化鈷介面的氧中,形成氧阻隔層,它會降低鐵磁層鈷與反鐵層氧化鈷的交換作用。另一方面此氧阻隔層也降低反鐵層氧化鈷的形成效率。 吾人提出三項重要的建議,它們分別是「零場冷卻過程」、「交換偏移磁性相圖」和「研究超薄反鐵磁層氧化鈷的表面形貌」。未來這三項建議若被實驗執行時,這可使我們交換偏移作用在半導體上的初步研究提升為交換偏移作用在半導體上的研究基石。
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    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。
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    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。