物理學系

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本系師資陣容堅強,現有教授15人、副教授12人、助理教授2人、名譽教授5人,每年國科會補助之專題研究計畫超過廿個,補助之經費每年約三千萬,研究成果耀眼,發表於國際著名期刊(SCI)的論文數每年約70篇。

近年來已在課程方面 著手變革,因應學子的各種不同的生涯規劃與需求,加強職業輔導與專業能力的提升,增加高科技相關課程,提供光電學程(光電半導體、半導體製程技術、近代光 學與光電科技等)、凝態物理、表面物理與奈米科技、高能與理論物理、生物物理、應用物理等研究發展專業人才,並配合博士逕讀辦法,讓大學部學生最快能在五 年內取的碩士(透過碩士班先修生),八年內取得博士,有助於提升本系基礎與應用研發能量,為各學術研究機構與業界高科技創新與研發人力(包括在光電業、半 導體製造業、電腦週邊產業等)。

本系亦推動網路教學(科學園)與數位科學研究,作為提供科學教學與學習系統平台的強化支援,並除了原先開設的教育學程外,多增強學生英語教學的能力,與世界科學教師系統連結,在教師從業方面,塑造世界級的物理科學教師,發揮教育影響力。

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    鈀基薄膜受氫化誘導無場磁自旋翻轉
    (2025) 劉子齊; Liu, Zi-Qi
    隨著低功耗自旋電子器件對精準磁矩控制的需求,無磁場驅動的可逆磁化旋轉充滿潛力;其透過簡單的切換即可在室溫下快速改寫磁易軸方向,為新一代磁阻式感測器、氫感測元件與 SOT-MRAM 提供極具潛力的致動機制。研究以氫化誘發磁矩無場翻轉為核心,系統探討 Pd 基薄膜之磁性、電性與電子結構調變機制。首先,採共蒸鍍方式將 Fe₄₀Pd₆₀ 以 45° 斜鍍沉積於 c-plane 藍寶石基板,因為陰影效應在表面形成一維波紋,使其產生單一方向對稱的磁晶異向性,以及與基板不匹配而生的介面異向性的競爭態勢。MOKE 量測顯示,一般情況下磁晶異向性主導,氫化後易軸旋轉約 70°,磁滯曲線由方正轉為傾斜,證實出現氫化驅動的自旋再對齊轉變(SRT)。藉由對薄膜逐層蝕刻可知,隨厚度降低磁晶異向性 貢獻遞減,而氫化仍可使易軸最終鎖定於 90°,突顯體積磁晶異向性對翻轉的主導角色。磁阻與電阻實驗進一步揭示,氫化後磁阻振幅與靈敏度皆顯著提升;磁化翻轉角度與磁疇動力學共同決定曲線形貌。X-ray 吸收光譜指出,氫原子佔據 Pd間隙造成晶格膨脹與 Pd-4d-H-1s 強雜化,使 Pd 端 XANES 肩峰對氫最為敏感,對應電子態密度及鍵結能量之重組。另一方面,本研究亦製備 Pd/Co/Mg 與 Pd/Co/Mg/Fe 多層膜。Co 層厚度由 1–3 nm 時,氫化可將矯頑力由 5 Oe 提升至 226 Oe,且呈現不可逆飽和行為;AFM 與 XRD 佐證鈀裂解氫後產生表面孔洞,驗證 Pd 具室溫催化活性,對磁阻元件有磁性減弱與矯頑力降低的影響,印證氫化對多層耦合的調控潛力。綜上,氫化可同時透過晶格-電子耦合與磁異向性競爭,在 Pd-基薄膜實現可逆且低功耗的磁矩無場翻轉與磁阻調變;其機制清楚連結巨觀磁阻、微觀磁疇與電子結構變化,為氫控制自旋電子元件提供新的材料設計途徑與物理依據。
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    鐵鈀合金薄膜在氫化效應下旋轉磁異向性
    (2021) 廖黎杰; Liaw, Li-Jie
    近年來鈀金屬相關的固態材料在氫化效應下進行了廣泛的研究。與本實驗以前專注在CoxPd100-x合金不同,研究中我們著重於研究FexPd100-x合金薄膜的磁性行為,因為FexPd100-x合金這項固態材料對於氫原子的儲存時間更長,能進行更多的研究和應用。材料製成方面選擇為藍寶石基板在超高真空下利用電子束熱蒸鍍完成,在確認不同比例FexPd100-x合金薄膜下利用原子力顯微儀(AFM) 確認鐵鈀兩種鍍源的鍍率,依照不同鍍率的選定改變不同參數製備不同比例FexPd100-x合金薄膜。 我們利用磁光科爾效應(MOKE)量測了各種比例的FexPd100-x合金薄膜磁性,確認了不同比例FexPd100-x合金後在真空中以及在1 bar氫氣壓力下測量磁滯曲線以進行比較。實驗結果觀察到氫化效應不僅改變了矯頑力,此落差最大來到1.3 (Oe),甚至改變了磁異向性,氫化效應前後旋轉了磁易軸約60度,同時還確認了氫原子從FexPd100-x合金膜中的解吸時間,儲存的時間高於20小時。並且利用X射線繞射儀(XRD)確認FexPd100-x合金與藍寶石基板的晶格結構關係。這些結果對於我們弄清楚FexPd100-x合金薄膜中氫原子與磁化強度之間的關係非常重要,並將成為未來的工業上應用提供參考。