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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    通過掃描穿隧顯微鏡研究二硫化鉬缺陷的形成與其對電子特性的影響
    (2021) 温柏淯; Wen, Po-Yu
    二硫化鉬屬於層狀半導體中的過渡金屬二硫族化物,可透過層數改變其能隙大小,且層跟層之間屬於凡得瓦力作用,我們可以輕易地透過機械剝離來產生新的可研究的表面,一直以來都是電子元件的熱門材料。本次實驗我們在超高真空的環境下,利用掃描穿隧顯微鏡觀察天然二硫化鉬塊材的表面型態以及電性在四種情況下的變化,分別是機械剝離前的原始表面、機械剝離後的新鮮表面、機械剝離後曝氧8小時的表面以及機械剝離後置於大氣下7個月的表面。我們將二硫化鉬進行機械剝離後可以觀察到大量電子空乏的現象,此現象經過曝氧以及置於大氣下後幾乎退去。我們再來探討二硫化鉬的表面電性,曝氧後的二硫化鉬與置於大氣下的表面電性除了導帶的移動具有相似度以外,其表面態的特徵也吻合,藉此可以了解大氣中的氧氣是影響二硫化鉬表面電性的重要因素之一。透過本次實驗,我們了解表面缺陷以及環境的變化可以影響二硫化鉬的表面能帶結構,這將成為我們如何考量天然二硫化鉬作為半導體材料的重要調控條件之一。
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    以鉛為介面活性劑電鍍製備Ni/Cu(111)薄膜研究
    (2011) 曾鈺潔; Yu-Chieh Tseng
    本實驗主要以鉛作為介面活性劑,藉以改變鎳在銅(111)上的成長模式以及薄膜磁特性。實驗中以電化學方式電鍍薄膜,以銅(111)為工作電極、銀/氯化銀為參考電極、白金為相對電極,實驗都在室溫下進行。將銅(111)置於 1 mM HCl + 1 mM NiCl2 水溶液中,利用循環伏安法(CV) step by step 的掃描方式,可以找出鎳成對的吸附、剝離峰電位分別為 E = -950 mV(←)和E = -480 mV(→),藉由控制循環伏安法停留在鎳的吸附電位並改變停留時間,以在銅(111)上鍍上不同厚度的鎳。在滴加少量氯化鉛溶液後,因為鉛的沉積電位在鎳之前,故可以優先沉積在銅(111)上,並與隨後沉積的鎳交換位置,藉由介面活性劑的特性以達到改善鎳成長模式的機制。在電鍍薄膜後,透過掃描穿隧式顯微鏡(STM)觀察鎳鍍在銅上的形貌大致可區分為兩類,第一類是三維島狀成長,可能是鎳銅合金的形貌;第二類是成塊堆疊的形貌,經掃描剝除電位後,仍可看到底層較難剝除的特殊結構,此亦和鎳銅合金有關。配合循環伏安法中需要多次掃描鎳的剝除電位區段才能將鎳的訊號退除,和磁光柯爾效應儀(MOKE)中磁滯訊號變化不同的現象,證實有鎳銅合金的產生。而從磁光柯爾效應儀掃描出的磁滯曲線隨層數的變化中,可觀察到不論有無加鉛,鎳在銅上的沉積皆有磁性易軸由平行膜面轉變到垂直膜面,再回到平行膜面的方向—即自旋重新排列轉變(SRT)的現象發生。最後比較有無加鉛的差異:利用掃描穿隧式顯微鏡的掃描圖計算粗糙度值,加入鉛之後的粗糙度值明顯下降,表示表面趨於平整;而從磁滯曲線中計算矯頑場與方正度,數值也比未加入鉛時高。這些證據都顯示鉛確實具有介面活性劑的功效,能有效改善鎳在銅上的成長模式,同時使該薄膜展現較佳的磁特性。
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    鈀在鎢(211)表面一維通道上之長程交互作用
    (2009) 王麒鈞; Chi-Jun Wang
    在先前場離子顯微鏡的研究,發現兩顆鈀原子在鎢(211)表面,在相同通道以及相鄰通道上吸附原子的交互作用具有振盪的形式,即為Friedel Oscillation。FIM受到空間限制,只能看到局部的範圍,因此希望藉由掃瞄穿隧顯微鏡來觀察鈀原子在鎢(211)表面上,受到基底引發的交互作用影響,是否會形成特殊的表面結構。在我們的實驗中,利用離子濺射的方式來清潔樣品表面,接著曝氧氣搭配機械手臂上的加熱板和樣品座中的PBN加熱板加熱退火數次,可得到乾淨的基底表面。利用液態氮使得樣品降至低溫100K之後再蒸鍍鈀原子,觀察鈀吸附原子的分佈;由於在110K單顆的鈀原子會開始擴散,而鈀的雙原子團亦會在250左右發生擴散的行為,因此在我們的實驗中,讓樣品回溫至120K、200K以及RT,再降至低溫100K來觀察鈀吸附原子的分佈,並且統計在相同通道上不同吸附位置出現的次數,然後計算出鈀吸附原子之間的交互作用能。實驗結果發現在低溫或是回溫之後,都可以看到交互作用能有振盪的情況,表示即使回溫至室溫,基底引發的交互作用依舊存在;受到此交互作用的影響,在回溫至120K的實驗中發現鈀吸附原子會形成特殊的拉鍊結構。隨著回溫的溫度提高,也觀察到鈀原子聚集形成島的現象,而且島的數量有增加的趨勢,不過島的大小卻沒有明顯的增減。
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    矽單層在銀/矽(111)-(1x1)薄膜表面上的成長
    (2015) 吳佳原; WU, Jia-Yuan
    在本實驗中我們利用液態氮將 Si (111)-7×7 基板降至100 K後,再用K-cell 蒸鍍銀原子於表面,經過熱退火後得到平整的銀薄膜。 在該薄膜上我們維持一定的溫度蒸鍍矽原子,藉此成長矽單層。在改變不同溫度下蒸鍍矽原子,我們透過掃描穿隧式顯微鏡發現4種不同結構的矽單層,包括4×4、√13×√13-1、√13×√13-2、2√3×2√3,並且發現 4×4 結構在高溫比較容易出現。而在超過 1 ML 的鍍量實驗中我們發現第二層的矽單層和 2×2 的有序排列。 另外,從低能量電子繞射儀的觀察,發現銀薄膜表面原子排列存在錯位,在這種表面成長矽單層會使得排列方向改變。在排列方向改變的區域存在明顯的邊界或是排列的空缺。