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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    化學氣相沉積法合成石墨烯
    (2012) 曾咨耀; Tzu-Yao Tseng
    近年來隨著科技不斷進步,人類生活與科技更是密不可分,半導體與電子元件更是蓬勃發展。於半導體與電子元件逐漸縮小化之製程條件要求下,以往元件縮小技術面臨重大挑戰,此時直接製程微小奈米結構成為另一種趨勢。包括奈米碳管、奈米線與近年熱門新興材料石墨烯。其特有準二維結構與快速電子飄移率更是備受大家矚目。 有別於2010年諾貝爾獎得主在2004年所發表機械撥離法,也就是於高定向熱解離石墨(HOPG)中,運用膠帶反覆黏貼,機率性取出單層石墨烯。然而因取之不易,故無法針對工業上之應用進行量產。故本實驗採用化學氣相沉積法(CVD),利用過渡金屬銅箔當作催化金屬,於銅箔表面沉積石墨烯,並轉移至所需基板上。 根據2009年由美國德州大學R. S. Ruoff所率領之研究團隊在Science期刊發表,利用化學氣相沉積法於過渡金屬「銅」上合成95%以上單層石墨烯,因銅之自我限制機制,故當石墨烯完全覆蓋表面後將不再繼續沉積雙層甚至多層石墨烯。 相較於單層石墨烯快速之電子飄移率,雙層至十幾層有更多於單層石墨烯之自由電子數,更有利於較高導電效率之應用發展。因此我們研究溫度、壓力與氣體流量比例對石墨烯樣品結構與層數改變之影響。利用拉曼光譜分析儀分析品質與結構缺陷。 轉印製程中,我們利用PDMS支撐石墨烯並蝕刻銅箔,轉移至載玻片上。利用原子力顯微鏡與四點探針觀察厚度與其片電阻。
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    化學氣相沉積石墨烯轉移方式的改良以及元件的製作
    (2014) 蕭博唐; Po-Tang Hsiao
    在氣相沉積的石墨烯元件製備中,一般都會使用甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)作為轉移用的中間介質,但如何去除PMMA、光阻等聚合物的殘留物,避免影響石墨烯電性、鍵結等性質,一向是一個重要課題。我們發展出一種製程,透過舉離、壓印等方法盡可能地減少聚合物在製程中的參與,並用以製備石墨烯場效應電晶體、懸浮石墨烯奈米線等元件,並透過電性量測與拉曼光譜驗證石墨烯元件的品質。
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    探究影響高一學生地科遷移測驗表現之相關因子
    (2011) 詹京燁; Jing-Ye Jhan
    我國教育部於國中自然與生活科技領域及高中地球科學課程大綱分別訂定:「學生能應用所學於當前或未來的生活」、「學生能瞭解並初步應用地球科學的概念與法則」,而學生能有效應用所學於新情境中則賴於學習遷移,故學生的學習遷移表現為研究者所關心,依此本研究設計地球科學遷移測驗,並探討哪些為遷移測驗重要的影響因子?又阻礙遷移測驗表現的因子為何?其衍生的目的為:(一)探究影響高一學生在地球科學遷移測驗表現的相關因子。(二)依遷移測驗的表現將學生分群,用以探討各因子在不同類型學生間的差異。(三)觀察機械學習(記誦式的學習方式)是否為阻礙遷移發生的因素。 依研究目的自行發展三項測驗工具與使用兩項測驗工具,分別為「先備知識測驗」、「一般情境測驗」、「遷移情境測驗」、「地球科學段考」與「瑞文氏高級圖形推理測驗」,其中「一般情境測驗」之試題情境與我國中學地球科學教材內容類似(如月球對地表海水之引潮力>太陽對地表海水之引潮力),「遷移情境測驗」則與教材情境迥異(如太陽對地表海水之引潮力>月球對地表海水之引潮力)。研究對象為台南市某公立高中一年級學生(n=186),以Pearson相關、多元迴歸及魏氏考驗為分析方法,並以「遷移情境測驗」得分為依變項,另四項測驗得分為「自變項」,研究結果如下: (一)研究發現「一般情境測驗」最能影響學生於「遷移情境測驗」的表現且達高度效果量。 (二)「一般情境測驗」與「遷移情境測驗」得分皆高於全體平均分數的學生,其另三項測驗的表現皆最佳;而相反的另一群學生在另三項測驗表現皆最差。 (三)研究發現部分學生於已習過相關概念的試題中,因機械學習而阻礙了遷移的發生,而尚未學習過相關概念的試題則無此現象。
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    利用靜電轉印石墨烯作為透明導電電極並應用於有機發光二極體上
    (2013) 王端瑋
    自從在2004年時,石墨烯這種用碳原子以蜂巢狀排列而成二維材料被發現以後,由於其在理論上具備各種優越的物理性質,包含對光良好的穿透度、具有相當高的導電度、只有單原子層的厚度、優異的機械強度以及非常穩定的化學性質。因此,近幾年石墨烯已經試圖被大量應用在各種光電元件上,並且被視為取代目前廣泛使用的透明導電電極氧化銦錫(ITO,Indium tin oxide)最有潛力的物質之一。為了可以有效地將石墨烯應用在光電元件上,各種石墨烯的製備和轉印的方法不斷地被研發以及改良,但是一直到現在為止,石墨烯仍然沒有辦法有效的取代氧化銦錫(ITO)主要是因為石墨烯在轉印的過程中常常會產生一些無法避免的破壞以及有機殘留物的影響使得整體元件的表現並不如我們所預期。因此,我們在這個研究裡致力於開發出一種良好的轉印方法並且實際應用於有機發光二極體上(OLED, Organic Light-Emitting Diode)。 因為現行最常被用來轉印石墨烯的兩種方法:PMMA法和Roll-to-Roll法都必須靠著有機物的輔助才能夠將石墨烯轉印至我們的目標基板上,而我們研發出以單純以靜電力吸引的方式,將石墨烯從銅箔上轉移到我們的目標基板上。整個過程中不需要任何有機物的支撐因此也就不會有任何殘留物的產生,進而得到一個乾淨且高品質的石墨烯。此單層的石墨烯電阻值大約為300"Ω/sq" ,I_D/I_G≅0.05。 最後,我們將轉印至目標基板的石墨烯作為透明導電電極,並製作成有機發光二極體,以Alq3作為發光層的螢光有機發光二極體,我們預期利用這種乾淨轉印的方式所得到的高品質的石墨烯能夠有效地提升光電元件的效益。