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(A’1/3A”2/3)1/2Ti1/2O2 (A’:Mg, Ni, Zn; A”:Nb, Ta)微波陶瓷材料之拉曼光譜與延伸x光吸收精細結構分析
(2008) 楊紹瑋; Shau-Wei Yang
本文利用拉曼散射、X光繞射和延伸X光精細結構光譜（EXAFS）等光學方法來測量擁有金紅石(rutile)結構的(A’1/3A”2/3)1/2Ti1/2O2樣品（A’: Mg, Ni, Zn; A”: Nb, Ta）中氧八面體結構與其微波性質的關連性。藉由改變不同的A’及A”的原子，品質因子和介電常數都有顯著的變化。在此，我們將我們的樣品分成兩組：一組為(A’1/3Nb2/3)1/2Ti1/2O2，(A’: Mg, Ni, Zn)；另一組為(A’1/3Ta2/3)1/2Ti1/2O2，(A’: Mg, Ni, Zn)。從EXAFS的分析可以發現：不同的A’原子，其Ti-O鍵長（即氧八面體體積）會產生不同的變化，而且散射中心到相鄰單位晶格中心的距離(即c軸長度)對於介電常數有著非常大的影響。在拉曼部份，我們比對了1倍及具有奈米結構的金紅石拉曼圖形，發現到我們的拉曼實驗數據較為接近奈米結構的金紅石，這也就是說我們的樣品具有奈米結構的特性。此外，與氧原子相關的拉曼振動模基本上會隨著A’原子的重量增加而產生紅移。透過理論的計算所得到的頻率變化趨勢，與我們分析得到的頻率變化趨勢相同，且都與介電常數有關－氧八面體結構越緊密，介電常數越小；另外透過比對與氧原子相關的拉曼振動模峰值的半高寬與品質因子，我們得到了半高寬越小品質因子越好的結果。從拉曼散射和延伸X光精細結構光譜實驗都顯示本文材料的微波特性與氧八面體微觀結構直接相關。
A(B’1/3B”2/3)O3介電陶瓷之微觀結構與微波特質關聯性研究
(2006) 陳美瑜; Mei-Yu Chen
本文利用拉曼散射、X光繞射和延伸X光吸收譜等光學方法來測量A(B’1/3B”2/3)O3鈣鈦礦陶瓷中氧八面體結構、 1：2有序結構與其微波性質的關連性。樣品共有三組，第一組樣品為不同燒結條件的Ba(Mg1/3Ta2/3)O3。此組樣品皆為Q×f值非常高的樣品，X光繞射分析發現1：2有序程度高其Q×f值越高。此組Ba(Mg1/3Ta2/3)O3樣品的微觀結構非常相近，氧八面體體積差異無法由拉曼散射和X光吸收實驗解析。第二組樣品為鎳掺雜之Ba(Mg1/3Ta2/3)O3，即xBa(Ni1/3Ta2/3)O3 +(1-x)Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 (x=0~0.03)。X光吸收譜可以很明確知道鎳原子是取代鎂原子的晶格位置，而當鎳掺雜濃度越多時，氧八面體越緊密，此時介電常數也隨之減小；且鎳掺雜的越多，1：2有序結構被破壞的程度愈高，Q×f值也隨之降低。第三組樣品是燒結溫度介於1350~1550oC的五個Ba(Co1/3Nb2/3)O3陶瓷樣品。當燒結溫度為1400oC時，實驗發現Ba(Co1/3Nb2/3)O3具有最小的介電常數和最大的Q×f值。此樣品的氧八面體也最緊密、1：2有序程度也最好。燒結溫度高於1400oC之樣品，介電常數開始變大、Q×f值變小，且氧八面體結構開始鬆散、1：2有序程度變差。實驗顯示燒結條件會強烈的影響到晶體內氧八面體結構與1：2有序程度，其微波特性與氧八面體微觀結構直接相關。
ABO3微波介電材料的光譜研究
(2005) 張碧容; Pi-Jung Chang
在這篇論文中利用拉曼光譜、x-ray光吸收譜以及x-ray繞射，來量測微觀狀態下鈣鈦礦結構(perovskite structure)的微波介電陶瓷材料結構性質與其微波性質之關連性。本文主要討論的鈣鈦礦結構陶瓷材料的是ABO3中之1：2結構，也就是A(B’1/3B”2/3)O3。其中主要探討的部份包含：Qf值與氧八面體結構之關係，以及微波介電係數是否受到陶瓷鈣鈦礦結構材料中陰陽離子間距的影響。我們利用三組樣品來探討上述的微波特性與晶體結構的相關性。有兩組樣品是改變B晶體位置的樣品，第三組樣品是改變A位置的系列樣品。利用這兩個系列的樣品來說明A位置與B位置的取代對微波介電參數的影響。第一組樣品為xBa(Mg1/3Ta2/3)O3+(1-x)Ba(Mg1/3Nb2/3)O3（縮寫為xBMT+(1-x)BMN），這組樣品是針對改變B”位置的離子，探討結構與微波關連性。我們發現第一組樣品中，圍繞在B”位置周圍的O離子所形成的氧八面體結構對於Qf值有極強烈相關性，而Ta離子與O離子的距離對於介電係數之也有影響。經由延伸X光吸收精細結構(Extended x-Ray Absorption Fine Structure)的擬合發現，在xBMT+(1-x)BMN中，當x增加時，即Ta離子在B”位置上的含量越來越多時，氧八面體會越趨於緊密，也就是Ta離子距O離子的距離越來越小，同時介電係數也有此趨勢，由此我們可以證明介電係數確實與陰陽離子的間距相關；經過計算後，我們可以獲得在此材料中站在B”位置上的離子與O離子平均偏移量與Qf值之關係，此偏移量可以看成是氧八面體的扭曲程度，可以發現當平均偏移量較大時Qf值會相對較小，所以未摻雜的Ba(Mg1/3Ta2/3)O3或是Ba(Mg1/3Nb2/3)O3會有較高的Qf值。在x=0.5時Qf值最小的原因是此時Ta與Nb各佔一半在B”位置上，1：2有序的情況最差，因而有最小值；在x=0.75的樣品具有較大的偏移量使得Qf值較x=0.25的樣品低相當多。第二組樣品是xBaTiO3-(1-x) Ba(Mg1/3Ta2/3)O3；Ti離子同時取代Mg與Ta離子，在x-ray繞射的結果可看出，隨著濃度上升晶格常數及Qf值變小而介電係數卻上升；我們歸因於入雜質Ti會造成氧八面體之扭曲而造成介電係數以及A1g(O)聲子的半高寬增加，在拉曼光譜中，1比2的結構聲子也隨著濃度漸漸不明顯，使得Qf值下降。在第三組樣品：xSr(Mg1/3Ta2/3)O3+(1-x)Ba(Mg1/3Ta2/3)O3（縮寫為xSMT+(1-x)BMT），由這組樣品可瞭解當A位置上的離子受到取代時，微波介電的特性與結構的關係，並與與B位置的取代的結果比較其異同。我們對xSMT+(1-x)BMT進行拉曼光譜的分析和x-ray吸收精細結構譜的擬合。在這兩項量測結果和微波量測的數據中，均發現有三段式的結構與微波特性的變化，其轉折點在x=0.5與0.75。拉曼測量中1：2比例結構的聲子在x>0.5後開始消失，並且在不同頻段增加很多新的聲子，而在x-ray吸收譜擬合，Ta-O距離傅利葉轉換圖譜也顯示出相對應的結構對稱變化。拉曼測量的結果可推測在x<0.5時Ba(Mg1/3Ta2/3)O3結構主導其結構特性與微波特性。我們發現離子半徑較小的Sr離子取代Ba離子時，造成整體結構變緊密使得大部分聲子有藍位移，但是對於TaO6氧八面體來說反而由於A位置取代成因電性較小的Sr離子讓氧八面體產生形變，使得A1g(O)聲子半高寬上升。入半徑較小的Sr離子，也造成A位置上的離子距O離子的平均距離增加，因此介電係數值也增加。x-ray吸收精細結構分析也有相似的結果。在x=0.75後， Sr(Mg1/3Ta2/3)O3結構主導材料特性，而微波特性也隨著改變。
Ba(B’1/3B”2/3)O3之材料特性研究與在天線方面應用
(2014) 陳美瑜; MeiYu Chen
本論文主要分成兩部分，主要目的在探討Ba(B’1/3B”2/3)O3 鈣鈦礦結構行為。Ba(B’1/3B”2/3)O3為工業上主要的微波介電材料，其中Ba(Mg1/3Ta2/3)O3更是以低介電損失而聞名。本文中將利用第一原理模擬計算去推測完美的Ba(B’1/3B”2/3)O3晶體其體積模量(bulk modulus), 包含拉曼與紅外線吸收的聲子振動行為，以及由聲子與電子貢獻的介電常數。另一方面利用Ba(Mg1/3Ta2/3)O3材料去設計一個介電共振天線。首先，利用第一原理模擬出Ba(Mg1/3Ta2/3)O3與Ba(Mg1/3Nb2/3)O3的體積模量分別為156 GPa與258 GPa。Ikawa et al 教授的論文(1998)中顯示了實驗Ba(Mg1/3Ta2/3)O3的體積模量為154 GPa，這實驗結果與本論文中模擬體積模量相當接近。可惜的是 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3材料並沒有實驗的體積模量數據可供比較。第一原理也可分析並提供Ba(B’1/3B”2/3)O3簡正振動模的頻率與行為，包含了九個拉曼聲子，十六個紅外聲子以及三個無法激發的聲子振動模。詳細的分類與振動型式可見附錄一。經由第一原理推測出的Ba(B’1/3B”2/3)O3單晶理論頻率與參考論文中的陶瓷多晶樣品實驗頻率相當的接近。在計算介電常數上，Born and Huang 提供了有效電荷模型可計算由聲子提供的介電貢獻。在微波範圍中，只要考慮聲子與電子的介電貢獻，經由計算後，模擬Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 的聲子與電子介電貢獻分別為23.4 與 4.14。此結果與紅外吸收實驗所得知結果相當接近(εr(phonon)=23.3 and εr(electron)=4.4). 而 Ba(Mg1/3Nb2/3)O3的理論推測值結果也相當符合實驗。而有四個對介電貢獻貢獻重大的聲子分別為2Eu, 2A2u, 4Eu, 與3A2u，其中兩個聲子(2Eu and 2A2u) 為鋇離子與其他離子的相對運動；而另外兩個聲子(4Eu, 3A2u) 為B” 離子與氧的的相對運動。經由辨別各聲子的運動行為，我們可以解釋參雜不同雜質的Ba(B’1/3B”2/3)O3聲子改變行為，例如SrxBa1-x(Mg1/3Ta2/3)O3 (x< 0.5)。在參雜量小於0.5 ，拉曼光譜並無相變，兩個A1g 特徵模(420 cm-1 and 800 cm-1)卻有不同的頻率改變行為。這可以合理推測鍶離子偏好位於鋇離子與鎂離子的位置，而非鉭離子的位置。而且因為鍶偏好佔據鋇離子位置上而且鍶離子具有較小的質量與較大的Born 有效電荷導致隨著參雜濃度增加，樣品的介電常數也隨之增加。在Ba(B’1/3B”2/3)O3 的應用上，本文使用Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 材料設計一個介電共振天線，其主要應用在無線通訊方面，共振頻率在2.4 GHz 至 2.484 GHz。此天線在2.44 GHz中有最小的回饋損失(Return loss) -34.67 (dB)，與最強的效率(68 %)與天線增益(5.13)。在3D的輻射途中，天線的xy 平面具有類似全方面的輻射圖，但是在y-z與 x-z 平面表現出定向的輻射。
La(2-x)/3NaxMg1/2W1/2O3微波介電材料之拉曼光譜與延伸X光吸收精細結構研究
(2008) 曾玉君; Yu-Chung Tseng
本文利用三種光學方法：拉曼散射、X光繞射和延伸X光精細結構吸收譜，測量結構為A(B’1/2B”1/2)O3之鈣鈦礦陶瓷La(2-x)/3Nax(Mg1/2W1/2)O3的氧八面體結構，以探討缺陷結構晶體之氧八面體與其微波性質的關聯性。此系列樣品共有六個，x代表鈉原子的濃度，從0、0.1、0.2、0.3、0.4到0.5。隨著鈉原子濃度上升，則晶格空缺比例減少，樣品之晶體結構從斜方結構轉變為單斜結構，介電常數與品質因子Qxf值均為逐漸下降之趨勢。從X光吸收譜可以明確地探測出以鎢原子為中心周圍六顆氧原子的距離與分佈，當鈉原子摻雜濃度增多，造成鎢與氧原子的平均鍵長變小，證實了氧八面體的扭曲造成其體積壓縮，使得介電常數下降。拉曼光譜實驗顯示專屬氧八面體伸縮振動的A1g(O)振動模具有聲子頻率紅移的現象，表示氧八面體周圍A-site密度隨著質量遠小於鑭原子的鈉原子摻雜逐漸變小，使得氧八面體伸縮振動變得輕易，因此氧八面體體積雖然為壓縮，但是整個八面體網路結構卻是變鬆散，造成A1g(O)聲子頻率位移產生紅移。由於缺陷結構的品質因子與晶體結構之有序性及對稱性成正相關，將聲子半高寬乘上鎢與氧原子距離之標準差值，可得與Qxf值成反比之關係。從拉曼實驗及X光吸收譜實驗分析顯示本文樣品的微波介電特性與氧八面體微觀結構直接相關。
La(2-x)/3NaxTiO3與Nd(2-x)/3LixTiO3微波陶瓷材料之拉曼光譜與延伸X光吸收精細結構
(2008) 邱靖玉; Ching-Yu Chiu
本文將討論A2/3BO3缺陷型鈣鈦礦材料，利用拉曼散射及延伸X光吸收精細結構 (EXAFS) 的量測，得到摻雜鈉的La(2-x)/3NaxTiO3 (0.02≦x≦0.5) 與摻雜鋰的Nd(2-x)/3LixTiO3 (0.1≦x≦0.5) 之結構與微波介電特性的關聯性。從X光繞射與拉曼光譜中，兩種材料在光譜上皆有明顯改變，估計有相變發生。從群論理論分析，可得到拉曼光譜中各頻率代表的原子振動方式。拉曼光譜在200~400 cm-1區域中，與A-site相關的E (239、254 cm-1) 與A1 (322、338 cm-1) 振動模，隨著摻雜鈉與鋰的濃度增加，La(2-x)/3NaxTiO3與Nd(2-x)/3LixTiO3分別表現出紅移與藍移的現象，聲子頻率位移相反與A-site縮減質量速度和介電常數上升快慢有關聯。拉曼光譜得到AO12 (AO6) 的緊密度變大，會使得B-site的鍵結強度減弱。Nd(2-x)/3LixTiO3中的A1 (471 cm-1) 振動膜發現有紅移現象，表示沿z軸上O-Ti-O鍵結強度變鬆散。由EXAFS得知，Nd(2-x)/3LixTiO3在x≦0.3時，隨著摻雜鋰的濃度愈高，平均Ti-O的鍵長增加，即氧八面體變大與介電常數成正比，且沿著z軸上O-Ti-O的鍵長也增加；x>0.3時，隨鋰摻雜增加，平均Ti-O鍵長縮小，亦與介電常數成正比。隨著摻雜物增加，A-site有序性減小，拉曼光譜中的各聲子半高寬均變寬，與Q×f值成反比。由拉曼散射與X光吸收精細結構實驗中，皆可得到兩系列材料的微波介電特性，與內部微結構均有密切的關係。
xLa(Mg1/2Sn1/2)O3-(1-x)La(Mg1/2Ti1/2)O3微波陶瓷材料之拉曼光譜與延伸x光吸收精細結構分析
(2007) 余承遠; Cheng Yuan Yu
本文利用拉曼散射、X光繞射和延伸X光精細結構吸收譜等光學方法來測量1：1結構A(B’1/2B”1/2)O3陶瓷家族中x La(Mg1/2Sn1/2)O3-(1-x) La(Mg1/2Ti1/2)O3鈣鈦礦陶瓷中氧八面體結構與其微波性質的關連性。這系列樣品共有五個，x代表錫原子的濃度，從0、0.25、0.5、0.75到1。在不同濃度的錫原子摻雜，Q×f值跟隨改變，隨著錫原子濃度的上升，介電係數下降。從X光吸收譜可以很明確知道錫原子是取代鈦原子的晶格位置，由於錫原子離子半徑較鈦原子大，所以當錫原子掺雜濃度越多時，錫與氧的鍵長增加，驗證氧八面體體積隨著錫原子濃度上升而增加，而在A位置的鑭原子與氧原子的鍵長隨著錫濃度之增加而減少，也就是鑭與氧形成的LaO8體積減少。從拉曼實驗顯示高頻部份與A1g(O)振動類似的振動模有聲子頻率紅移的現象，這也證明了錫與氧的鍵長增加，氧八面體體積增加，但是摻雜的錫原子較重使得氧八面體內部密度變大，造成介電常數減少。另一方面，部分鑭跟氧振動有聲子頻率藍移的現象，是與鑭原子形成之氧LaO8體積變小有關。Q×f值與聲子半寬度成反比，並且在錫原子與鈦原子掺雜比例相同為1：1時為最低，波的傳遞最差。從拉曼實驗及X光吸收譜實驗都顯示本文材料的微波特性與氧八面體微觀結構直接相關。
xSr(Mg1/3Ta2/3)O3-(1-x)Ba(Mg1/3Ta2/3)O3微波介電材料的光譜研究
(2009) 張益豪; I-Hao Chang
我們研究摻入不同Sr濃度的Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 (xSr(Mg1/3Ta2/3)O3- (1-x)Ba(Mg1/3Ta2/3)O3，縮寫為xSMT-(1-x)BMT，x = 0.0~1.0) 的光譜特性，包含X光繞射(XRD)、延伸X光吸收精細結構(EXAFS)、拉曼散射及紅外反射光譜，並從光譜特性中找出與微波介電特性之關聯。在X光繞射實驗中，我們發現在x = 0.25之後(範圍在2θ = 42°~44.5°)會出現單斜結構 (-2 6 0) 的繞射峰，因此從X光繞射並不容易觀察出xSMT-(1-x)BMT的相變行為。在延伸X光吸收光譜中，不論是在以Ta為中心還是以Sr為中心的χ(R)光譜中，皆可看出光譜大致上有三階段的變化，證實xSMT-(1-x)BMT的晶格結構隨Sr摻入濃度x的增加產生改變。拉曼散射從單斜結構所主導之拉曼散射峰的出現，預測在x = 0.625時可能已經產生相變。紅外反射光譜的波形不容易看出相變，但從聲子的頻移分析可以得到相變發生的事實。我們發現B位置 (Mg和Ta) 的有序程度與微波品質因子有很高的關聯性，而兩個A1g(O)聲子的寬度亦與微波品質因子有密切關係。相變之後(x ≥ 0.65)，BO6才是決定微波介電常數趨勢的重要因素，因此我們推論x ≤ 0.5時A位置對微波介電常數的影響是顯著的。異常紅外聲子和微波介電特性是有關聯的，但是需要更多來自第一原理的資訊才能有清晰的解釋。
三所公私立大學大一新生之「入學方式」與「物理迷思概念」關聯性研究:以浮力概念為例
(2016) 蘇浩瑋; SU, HAO-WEI
本研究是以甲、乙與丙三所公私立大學,104 學年度入學的理工學院大一新生為研究對象,探討各校在多元入學各管道中的人數招收比例,並同時根據這項分類結果,探討學生在浮力調查問卷上的答題表現與答案類型;此外,也將根據大一新生的調查結果,同時與八、九年級生的答題表現與答案類型做表較,並探討「學生在概念學習前、後上的差異」及「學生的概念是否會隨著年齡的成長而增長」,其研究調查結果如下: 一、針對教育課綱部分: (1) 學生在概念學習前、後的差異,主要是能夠正確的運用「浮力公式B=V(pg)」來解決問題,以及知道「沉、浮體所受的浮力大小不同」。 (2)整體的答對率由高至低排序為:「學校甲」、「學校乙」、「學校丙與九年級生相當」、「八年級」。以概念的成長幅度來說,學校甲的成長幅度最多;其次為學校乙;而學校丙在概念與九年級生相當,即沒有太顯著的成長,故學生的概念會隨著年齡的成長而有不同幅度的增長。 (3)學生常以「沒入的體積來判斷浮力大小」而間接地忽略掉系統仍有「外力」需考慮,這也暗示了學生對於浮力公式B=V(pg)是「根深蒂固」的。二、各校在多元入學各管道中的人數比例與答題表現調查: (1)學校甲在「個人申請」部分的人數百分比最高 ,約佔54.5%;學校乙在「個人申請」與「考試入學」部分的人數百分比相當,各約佔34.5%,且較甲、丙兩校更視「繁星推薦」;學校丙在「考試入學」部分的人數百分比最高,約佔 50.1%。 (2)在浮力概念層次題型上:學校甲、乙、丙三校,在「個人申請」及「考試入學」對於 B=V(pg) 這項單一浮力概念的理解與運用能力是相當的。 (3)在浮力綜合應用層次題型上:學校甲在「個人申請」及「考試入學」的答對率約55%,故答題表現沒有顯著的差異;學校乙在「個人申請」的答對率較「考試入學」高出13.6%的人數百分比;而學校丙則是在「考試入學」的答對率略較「個人申請」高出約5.6%的答對人數百分比。
不同晶粒大小及氮摻雜鑽石薄膜的拉曼光譜、紅外線光譜及功函數特性研究
(2007) 陳家貫; Jia Guan Chen
本實驗利用微波電漿化學汽相沈積法成長鑽石薄膜於矽基板上，所成長的鑽石薄膜晶粒大小範圍從大約5 奈米(UNCD)至1 微米 (MCD)之間。這些不同晶粒大小的鑽石薄膜是以甲烷/氬氣/氮氣及甲烷/氫氣的混合氣體，藉著改變氣體的比例、及成長時間等參數來控制晶粒的成長。並且以電子掃瞄顯微鏡來決定晶粒的半徑大小。這些成長的鑽石薄膜使用紫外光（325nm）及可見光（514nm）拉曼光譜進行量測。非結晶SP2 鍵結的碳原子及SP3 鍵結的結晶鑽石的拉曼散射強度隨著晶粒大小的不同會有強度及拉曼位移上的變化情形，並且此拉曼強度也與入射光的能量有關。而位於1332cm-1 的鑽石拉曼訊號與晶粒尺寸大小的關係中可以發現，在微米級的鑽石薄膜中可以量測出但卻無法在15nm 晶粒以下的鑽石薄膜觀察到。而對於不同入射光能量的拉曼量測而言，因為可見光光子能量接近π 能態，所以只可激發SP2 態能階的碳原子。而紫外光光子能量較高，大於π 能態與σ 能態，而可同時激發SP2 及SP3 鍵結的碳原子，所以可以得到量測出SP3 鍵結的結晶鑽石訊號。此外，我們對鑽石薄膜表面進行酸化的處理，使其表面的鍵結改變。並且進行功函數的量測，發現功函數與表面的SP2 碳原子以及 CHx 的結構相關，這些功函數的變化我們以拉曼光譜與紅外線光譜量測來探討功函數變化原因，而對於不同摻雜的超奈米結晶鑽石 (UNCD)而言，摻雜量的不同造成結構改變以及CHx 的變化，對於功函數的影響也在本論文中討論，由這些量測我們發現奈米結晶鑽石 (UNCD)在成長方式以及所呈現出的結構及表面特性方面皆有許多異於NCD、及MCD 的地方。
介電陶瓷材料之拉曼光譜研究
(2006) 邱湙竣; Yi Jun Chiu
在這篇論文中利用拉曼光譜，來量測微觀狀態下 perovskite structure 和cubic pyrochlore structure的微波介電陶瓷材料結構性質與其微波性質之關連性。本文主要討論的 perovskite 陶瓷材料的是ABO3中之1：1結構，也就是 A(B’1/2B”1/2)O3和 A2B2O6O’的cubic pyrochlore 陶瓷材料是以bismuth、zinc和 niobium三種離子為主其中主要探討的部份包含： Qxf 值與氧八面體結構之關係，以及微波介電係數是否受到陶瓷perovskite材料中陰陽離子間距的影響。我們利用兩組樣品來探討上述的微波特性與晶體結構的相關性。第一組樣品是改變A晶體位置的樣品。利用這一個系列的樣品來說明A位置取代對微波介電參數的影響。第一組樣品為xCaSc1/2Nb1/2O3 + Ba(1-x) Sc1/2Nb1/2O3 ，這組樣品是針對改變A位置的離子，探討結構與微波關連性。我們發現第一組樣品中，圍繞在A位置周圍的O離子所形成的氧八面體結構對於Qxf值有極強烈相關性，而Ca離子大小以及極化率與O離子的距離對於介電係數之也有影響。當x增加時，即Ca離子在A位置上的含量越來越多時，氧八面體會越趨於鬆散，也就是Ca離子距O離子的距離越來越大，同時介電係數也有此趨勢，由此我們可以證明介電係數確實與陰陽離子的間距相關。第二組樣品是一系列cubic pyrochlore structure樣品，他們分別為是減少Bi離子及O離子的Bi1.5-xZn1.0Nb1.5O7-1.5x、減少Zn離子及O離子Bi1.5Zn1.0-xNb1.5O7-x、減少Nb離子及O離子Bi1.5Zn1.0Nb1.5-xO7-2.5x、由Ta離子取代Nb離子的Bi1.5Zn0.5Nb1.5-xTaxO7以及由Ti離子取代Zn和Nb離子的(Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5-x/3TixNb1.5-2x/3)O7共五組樣品的結果可看出，可以看出在低頻區域有個exponential 的背景隨著濃度下降而變弱，由此可以求出在哪些特徵溫度的時候exponential 的背景才會有強烈的影響。此外發現B位置周圍的O離子所形成的氧八面體結構對於tanδ值有極強烈相關性，同時介電係數也有也會應此有所改變，由此我們可以證明介電係數確實與陰陽離子的間距相關。
以時間解析熱光反射技術測量鑽石薄膜熱傳現象
(2015) 鄭皓宇; Cheng, Hao-Yu
結晶性的鑽石有獨特的性質，如高硬度、高熱傳導率以及低摩擦係數；然而，鑽石薄膜的性質與結晶性的鑽石略有不同，鑽石薄膜的性質決定於長晶技術以及參數，因而可以藉由長晶技術的不同而有不一樣的應用。鑽石薄膜可以在氬氣與甲烷的系統中通入氫氣的微波電漿輔助化學氣相沉積法 (microwave plasma enhanced chemical vapor deposition) 系統製成奈米尺度的大小，不同的百分比的氫氣會影響鑽石薄膜的顆粒結構，以至於影響其熱傳導性質。我們藉由以時間解析熱光反射 (time domain thermoreflectance) 技術測量不同長晶條件下鑽石薄膜的熱傳導性質，此技術必須將鑽石薄膜表面鍍一層鋁膜作為吸收層。當光學脈衝雷射照射在鋁膜，鋁膜吸收脈衝光後產生熱後，可以顯示鋁膜表面溫度在幾個奈秒時間的變化，再藉由理論模型去擬合實驗曲線並求得鑽石薄膜的熱傳導性質。此外，鑽石薄膜的厚度可藉由掃描式電子顯微鏡 (scanning electron microscope) 測得。
以金奈米棒之光熱效應破壞癌細胞之活體研究
(2012) 劉耀文; Bruce Yao-Wen Liu
因為金奈米棒可吸收近紅外光以及表面電漿共振之特性，讓金奈米棒具有很棒的光熱轉換效率，此高效率產生之熱量可以有效的殺死癌細胞。藉由一步合成法，可以有效率的合成出吸收峰值落於 800 nm 的金奈米棒，藉由紫外光-可見光光譜儀、穿透式電子顯微鏡、Zeta Potential以及ICP-MS測量儀之檢測，可以清楚了解金奈米棒的特性以及江奈米棒定量。在細胞以及活體實驗上均可觀察到利用金奈米棒所進行之光熱作用在治療上的效果；在細胞實驗上，藉由染劑的觀察，可以有效判斷出癌細胞的存活狀態，實驗結果大致可得到以下結論，金奈米棒被細胞吞噬之數量以及雷射之能量為影響細胞存活的最大變因；在活體實驗中，由於選用老鼠耳朵當做實驗對象，因此癌細胞增長所導致的血管新生現象也可以很容易就被觀察到，活體實驗大致流程為下：將癌細胞植入老鼠左右耳上，約到第十天左右，腫瘤體積約為30 mm3 ，此時將 ~10 μg金奈米棒注射於腫瘤處，最後進行雷射之光熱治療。從組織切片之結果以及腫瘤體積量測之生長曲線結果判斷，可以觀測到金奈米棒受雷射激發後所產生之光熱效應，可以嚴重的破壞癌細胞的增長甚至是將腫瘤的大部分患部移除。這些結果可以看出光熱治療此機制在未來臨床應用上具有很大的潛力。
低雷諾係數之薄長方形層流實驗
(2009) 謝金邦; HSIEH,CHIN-BANG
流體在流動時分三種類型；分別為層流、穩流及亂流三大類別。雷諾係數(Reynolds number)大於4000是亂流(Rough turbulent)，無法做任何的理論推導計算只有經驗公式而已；大於2000而小於4000是穩流(Transitional turbulent)，也一樣只有經驗公式；小於2000是層流(Smooth turbulent)，有理論公式可推導計算，這是本論文討論的範圍。一般的普通物理學和高中物理課程對僅伯努力現象都有詳細討論，但是黏滯力的作用完全被忽略。任何在有限制範圍流動的流體都帶有黏滯力的作用，這現象不易被觀察後加以計算，所以實驗的設計上必須能觀察到此現象而且能計算。設計一個流體是水而且是層流的實驗裝置，同時包含流體必須是不可被壓縮和雷諾係數(Reynolds number)的限制。理論模擬所推導出來的公式是近似值，在邊界附近忽略了一些，所以才可得到有解的公式。近似值中包含了黏滯的作用力項與伯努力項。理論值與實驗值相當接近，所以邊界附近的忽略是可行。
分析學生如何利用二維拋體軌跡圖解題
(2015) 謝孟揚; Hsieh, Meny-Yang
本研究以國立臺灣師範大學103學年度入學的大一新生，且修習普通物理實驗的理學院學生作為主要研究對象，共計257人，並配合物理系77名大二學生作對照，主要在探討學生在二維拋體拋體運動測驗，題目提供5條拋體軌跡的數據圖，讓學生運用數據圖中的資訊進行解題。題型由兩個小題組成，其中第1小題是探究學生高度與飛行時間的概念，幾乎不太需要計算。第2小題以計算題的方式呈現，探討學生如何利用圖中資訊，求得5條軌跡的初始速率大小關係。上述試測的結果並與2014年11月9日物理奧林匹亞初選考試的結果進行交叉比對答案類型。此次初選考試共2435名學生參加，其第1小題答對率接近90%，第二小題答對率約為1/3。根據研究結果發現，學生的解題過程類型可分為七個類型，其中最常使用的類型為「使用運動學概念並直接代入數值計算」及「使用兩兩比較法」解題，各有五分之一的受試者。歸納其錯誤原因為（一）有數據計算過程的解題過程：「另有概念」、「列出錯誤的速度關係式」、「無法由數據圖資料判讀三角函數」、「忽略x、y軸單位長度的比值」及「計算錯誤」。（二）使用兩兩比較法的解題過程：「相同水平射程變因的軌跡線判斷錯誤」、「無法列出足夠的關係式」及「粗心而列錯關係式」。受試者主要的錯誤為：由二維拋體數據圖欲解答物體的發射初速度時，對於相同水平射程的軌跡，疏忽初始發射仰角的因素，造成錯誤；因此我們建議於教學時加以檢視水平射程和仰角的關聯。雖然學生知道45o角拋射時，水平射程最遠，但是反過來就不是很清楚，也就是當水平射程相同、仰角為45o時，初速率為最小的概念。
利用原子力顯微鏡探討細菌細胞壁結構的破壞
(2013) 陳偉昌
大腸桿菌受到紫外光照射後，菌體形貌會產生變化，且隨著照射強度增加，菌體形貌的變化也會增加，利用原子力顯微鏡在生物樣品量測的優勢，來了解為什麼菌體會有如此變化。細胞壁是主要維持細胞形貌的因素，而組成細胞壁的結構分別是肽聚醣層與脂多醣層，所以探究肽聚醣層與脂多醣層是否遭受紫外光照射而破壞，是本研究的重點。本研究利用原子力顯微鏡，在大氣環境下測得，大腸桿菌產生的吸附力做功會隨著照射紫外光的能量提升而下降，這表示維持吸附力的脂多醣層的確受到紫外光照射而破壞在液態環境下測得，大腸桿菌的有效彈性常數與楊氏模數經由紫外光照射後會下降，利用楊氏模數下降這可以證明紫外光照射，也會產生肽聚醣的破壞。使用恆定力輕敲式掃描模式系統進行實驗，利用其在液態環境優異的解析度，讓我們在液態環境更精準的量測，實驗結果，其吸附力與楊氏模數的下降，與傳統原子力顯微鏡的結果相同。使用表面增強拉曼光譜進行實驗，可以發現受紫外光照射的大腸桿菌有許多來自於DNA的訊號，未照射紫外光的大腸桿菌則沒有DNA的訊號，這表示，細胞壁的確受到了損害。關鍵字：大腸桿菌、原子力顯微鏡、力與距離曲線、有效彈性常數、楊氏模數、紫外光、脂多醣層、肽聚醣層、細胞壁、表面增強拉曼光譜
利用原子力顯微鏡研究紫外光殺菌之衰亡機制
(2010) 楊黃捷; Hwang-Jye Yang
細菌是許多疾病的成因，由於傳統殺菌方法都有一定的限制，故發展新的殺菌方法是我們的目標。脈衝激發拉曼散射能突破傳統殺菌方法的限制，為殺菌作業提供了一個嶄新的方法。本文除了為脈衝激發拉曼散射殺菌法提供前置作業外，最大的目的在於探討紫外光對細菌的影響。我們將利用原子力顯微鏡觀察大腸桿菌經過紫外光照射後菌體外形的變化，並根據統計結果提出合理的衰亡機制。實驗結果顯示，在時間模式的操作下，幾乎所有的大腸桿菌都有中央塌陷的現象，且隨著照射時間越長，塌陷的深度越深，但菌體的長度越短，我們認為是細胞膜受到破壞的緣故；而隨著照射時間的增加，兩端的峰值會越高，我們則懷疑是膜上電荷重新分配所造成的排斥現象。
利用方格紙和SciDAVis開放軟體學習數據繪圖
(國立臺灣師範大學科學教育中心, 2018-06-??) 徐仲昕; 江慶瑜; 謝易呈; 劉容禎; 賈至達
參雜質鈮酸鋰晶體光學特性研究
(2002) 孫玫蘭
容器內流體在重力場的流動
(2008) 林峻瑋
本文乃用自己設計製作的壓克力圓筒容器、角鋼支架，並使用坊間可購得的荷重元、壓力量測器，加上配合其作用的儀器放大電路，配合自行設計的訊號接收器，設計一個關於流體的實驗。筒內的水在一開始裝水不同高度、上端開口不同的封閉條件下(開放、封閉)，於底部不同大小的小孔中流出，筒內的水面高度、氣體壓力變化的情形。我們利用圓筒內的水流出時，其重量會線性變化的特點，使用荷重元及角架，藉由壓在荷重元上的力的變化，我們換算得到所對應的水位高度。當圓筒上方的開口開放的時候，於相同的起始水位高度，換不同直徑的底部小孔，進行實驗的結果，發現其水位隨時間的變化呈二次曲線，且藉由套適，我們得到實際的水流量與理論值的比較。當圓筒上方的開口封閉的時候，於不同的起始水位、不同的底部小孔，在一開始筒內氣壓與外面相同時，進行漏水實驗，測量筒內的氣體壓力值與筒內水位。發現其漏水漏完的時間，比上端開放時要久，且實驗結果有的會產生氣泡並漏水漏到完，有的則漏到一定量時便停止。我們於是計算在第一個氣泡產生前筒內的氣體壓力，且計算得的結果與實驗量測的結果相近；而若產生氣泡，則得到其筒內氣體壓力隨時間變化，為上下振盪中呈一開口向上、幾近直線之曲線慢慢上升，直到回到與外界同壓；而水位則呈開口向下、幾近直線的曲線。並藉由分別的套適結果，計算筒內氣體分子莫耳數的時變與隨筒內空氣柱柱長的關係，發現其變化情形與筒內空氣柱長有較大的關係，與小孔大小和起始水位關係不大。