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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    氧化釓鋅薄膜的法拉第磁光光譜
    (2021) 黎源弘; Li, Yuan Hung
    本文為延續研究,主要在探討摻雜釓的氧化鋅薄膜在室溫的光致螢光光譜和法拉第磁光效應。釓的摻雜莫耳濃度0%到20%,光譜的測量範圍是340 nm至700 nm,磁場介於±900 mT之間。摻雜不同濃度釓元素的氧化鋅薄膜都會產生鋅空缺,發出Ec→VZn-能階躍遷的螢光,此外除5%薄膜外,各薄膜亦同時有鋅間隙及氧間隙。當摻雜比例上升超過5%時,非本質發光會主宰PL光譜且光譜外型明顯改變。各樣品的總法拉第旋轉角基板加上薄膜的總合,和外加磁場成負斜率的直線關係。單獨觀察基板薄膜亦是如此。基板及薄膜的韋爾代常數介於-0.01287至-0.00399及-5.96000到6.74000 rad/mT.m之間,且隨波長增長量值減小,多數皆為負值,唯5%摻雜薄膜於380 nm到540 nm間為正值。在波長380、420、480及640 nm之韋爾代常數對於摻雜比有先增後減的現象,並在5%時有最大值。此結果有助於找到薄膜對波長在法拉第效應上的最高敏感度。總合兩光譜結果,可發現除摻雜元素可造成磁性,進而改變法拉第磁光效應外,缺陷對薄膜的磁性及法拉第磁光效應亦有相當的影響。
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    脈衝雷射蒸鍍法製備氧化釓鋅薄膜的探討: 結構、光學與磁性研究
    (2013) 密修誌
    我們是利用脈衝雷射沉積法製備摻雜釓的氧化鋅薄膜,X光繞射顯示樣品維持原有的晶體結構,但c軸晶格常數減小。因為薄膜的厚度在300nm以下,所以拉曼散射光譜只獲得微弱的訊號,樣品的能隙發光強度隨著摻雜濃度上升而下降,缺陷發光則隨釓濃度上升而增加,主要的缺陷有鋅錯位及鋅間隙,所有的樣品僅有Zn0.95Gd0.05O在室溫具有鐵磁性,其餘皆為順磁性。室溫(300K)的m-H曲線,只有x=0.051有磁滯曲線,在氧壓為3×10-1mbar及這樣的濃度下室溫是有鐵磁性。
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    新穎材料 Cs2Nb4O11 與 MexMn1-xS ( Me = Co, Gd ) 之光譜性質研究
    (2010) 黃俊儒; Chun-Ru Huang
    們研究Cs2Nb4O11單晶樣品的光譜性質。Cs2Nb4O11於165 ℃展現反鐵電相轉順電相的相變,第一原理理論計算顯示,氧八面體中心的Nb(4)與Nb(5)的位移為相變主要機制,NbO6八面體沿著c-axis位移而造成氧原子週遭的環境不同,受到其它原子的吸引或排斥,所以高溫橢圓偏振光譜 ( T = 165 ℃) 顯示氧原子2p軌域上的電子躍遷至鈮原子3d軌域所需要的能量( 4.95 eV與6.07 eV )受到了影響。 其次,我們研究MexMn1-xS (Me = Co, Gd)多晶樣品的變溫拉曼散射光譜。隨著摻雜Co離子濃度增加,CoxMn1-xS樣品顯現值得注意的重點包括(i) 840 cm-1拉曼峰有藍移的現象;(ii) 840 cm-1拉曼峰隨著溫度降低有紅移的現象。我們推測840cm-1拉曼峰與小極化子機制有緊密的關連性,經由小極化子的理論分析顯示出其束縛能隨著居里溫度的降低而增加。此外,位於1000 cm-1的拉曼峰在溫度低於尼爾溫度時,其拉曼峰權重會上升。以上這些實驗結果驗證材料為具有複雜自旋-聲子交互作用的系統。
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    利用PLD製備含有氧化鎂鋅緩衝層的氧化釓鋅薄膜之結構、光學與磁性研究
    (2016) 曾子倫; Tseng, Tzu-Lung
    本論文以脈衝雷射蒸鍍法在c指向的單晶藍寶石基板上製備Zn1-xGdxO,改變濃度、基板溫度、雷射能量並探討鍍膜速率、薄膜結構特性、光學特性和磁性。此外,製備(Zn1-xGdxO/Zn0.9Mg0.1O)雙層膜樣品來探討不同Zn0.9Mg0.1O緩衝層的厚度對Zn1-xGdxO在薄膜結構和光學特性的影響,其中鍍膜氧氣壓力為3×10-1 mbar,Gd摻雜的原子比例為1%、3%、8%。 Zn1-xGdxO鍍膜速率會隨著Gd比例的增加而上升,也會隨著雷射能量的上升而上升。藉由X光光電子能譜測定的Gd摻雜比例皆與配方比例相當接近。X光繞射光譜及拉曼散射光譜顯示所有薄膜皆無雜質或其他晶相產生,代表Gd與Mg成功取代Zn位置。在Gd摻雜濃度變高時,薄膜的粒徑大小持續下降,代表薄膜結晶品質變差;在Mg摻雜的薄膜變薄時,薄膜的粒徑大小持續下降,因其薄膜厚度太薄使其粒徑只能與厚度接近。光致螢光顯示Zn1-xGdxO薄膜的發光都與鋅空缺和鋅間隙有關,而多了一層氧化鎂鋅緩衝層時,會讓Zn1-xGdxO薄膜的缺陷發光強度下降。超導量子干涉磁量儀測定結果顯示所有氧化釓鋅薄膜皆為順磁性。
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    氧化釓鋅薄膜在不同鍍膜氧壓下的結構、光學與磁性
    (2015) 謝宗均; Hsieh, Tsung-Chun
    本論文以脈衝雷射蒸鍍法在c指向單晶藍寶石基板上製備150nm厚的ZnGdO薄膜,並探討薄膜鍍膜速率、薄膜的結構特性、光學性質及磁性與鍍膜氧壓的關係,其中單位面積雷射能量為2.6 J/cm2,鍍膜氧壓分別為0.3與0.08 mbar,Gd摻雜的原子比例為0~20 %,基板溫度為700℃。 ZnGdO薄膜鍍膜速率會隨著Gd比例的增加而上升,且在高氧壓(0.3 mbar)環境下製備的薄膜其鍍膜速率高於低氧壓(0.08 mbar)製備的薄膜。藉由X光光電子能譜測定的Gd摻雜比例皆略大於配方比例。X光繞射及拉曼散射光譜顯示所有薄膜皆無雜質或其他晶相產生,代表Gd成功取代Zn的位置。Gd比例增加時,c軸晶格常數先減少後增加,粒徑大小則持續下降,代表薄膜結晶品質變差。當Gd比例高於5%時,高氧壓製備的薄膜之結晶品質較低氧壓製備的薄膜差。光致螢光光譜顯示所有薄膜中都存在鋅空缺與鋅間隙,而在純氧化鋅中還有氧空缺。橢圓偏振儀測定的薄膜直接能隙隨著Gd比例的上升而增加。超導量子干涉磁量儀測定結果顯示所有純氧化鋅薄膜皆為超順磁性,氧化釓鋅薄膜皆為順磁性。在低溫下,高氧壓製備的薄膜其最大磁矩大於低氧壓製備的薄膜。