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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    菱形與類四方晶系結構鐵酸鉍薄膜之光譜性質研究
    (2012) 蔡育仁; Yu-Ren Cai
    本論文研究多鐵材料 BiFeO3 薄膜 (厚度約為 30 nm) 成長於不同基板 (LSAT、DyScO3、LaAlO3) 的光譜響應。x 光繞射能譜顯示 BiFeO3 成長於 DyScO3 及 LSAT 基板上呈現菱形晶系結構,成長於 LaAlO3 基板上呈現類四方晶系結構。我們量測薄膜的穿透光譜,計算吸收係數,估算 BiFeO3 薄膜成長於 LSAT 與 LaAlO3 基板上室溫能隙值約為 2.58 eV 與 3.08 eV。隨著溫度下降,菱形晶系 BiFeO3 薄膜 (LSAT 基板) 能隙值在低於 100 K 時,明顯偏離理論預測值,此可能與 BiFeO3 塊材於低溫具自旋玻璃態以及晶格不匹配度改變有關。此外,菱形晶系 BiFeO3 薄膜樣品於 2.8 ~ 3.2 eV 與 4.0 ~ 4.4 eV 能量區間,與類四方晶系 BiFeO3 薄膜樣品於 3.45 ~ 3.5 eV 與 4.27 ~ 4.3 eV 能量區間,其振盪子權重分別在 200 K 與 150 K 附近顯現極值,此亦與 BiFeO3 薄膜樣品於 200 K 與 150 K 的自旋重新排列行為有關。 其次,我們量測薄膜的高溫拉曼散射光譜,菱形晶系結構 BiFeO3 薄膜 (DyScO3 基板) 的 173 cm-1 拉曼峰於 600 K 附近展現不連續紅移現象,此與自旋聲子之交互作用有關,我們計算出自旋聲子耦合係數約為 12.9 mRy/Å2。另一方面,類四方晶系結構 BiFeO3 薄膜 (LaAlO3 基板) 在 360 K 附近,221 cm-1、269 cm-1、359 cm-1 及 586 cm-1 拉曼峰頻率位置與半高寬有階梯式的變化,造成此現象有兩種可能因素:(i) 類四方晶系結構從 MC-Type 轉換為 MA-Type;(ii) 反鐵磁有序相轉換。我們也觀察到 586 cm-1 與 685 cm-1 拉曼峰在接近 600 K 時有不連續紅移現象,此可能為接近尼爾溫度時,受到自旋聲子耦合交互作用影響所致。
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    摻雜不同離子對Cs2Nb4O11光譜性質之影響
    (2013) 許欣怡
    我們量測單晶、粉末壓錠、及摻雜不同離子Cs2Nb4O11(CNO)樣品的x光繞射能譜、拉曼散射光譜以及橢圓偏光光譜,探究摻雜不同離子對CNO樣品的晶格常數、反鐵電-順電相變溫度、及電子結構之影響。 我們發現摻雜離子半徑較小者(例如:摻雜V離子、Ta離子及Rb離子),CNO的單位晶胞體積變小;而摻雜離子半徑較大者(例如:摻雜S離子),CNO的單位晶胞體積增大。CNO室溫拉曼散射光譜顯示12個拉曼特徵峰,頻率位置分別為157 cm-1、171 cm-1、185 cm-1、201 cm-1、255 cm-1、538 cm-1、620 cm-1、668 cm-1、717 cm-1、847 cm-1、868 cm-1及877 cm-1,我們發現摻雜不同離子對620 cm-1拉曼峰之影響最為顯著,其對應鈮氧八面體之氧離子伸張振動,當摻雜V離子與Ta離子時,620 cm-1拉曼峰展現紅移,我們推測八面體因之鍵長伸長,使得鍵能下降。此外,隨著樣品溫度升高,620 cm-1拉曼峰的頻率位置或半高寬顯現異常溫度效應,這暗指反鐵電-順電相變溫度對晶格動力學的影響,不同摻雜樣品之相變溫度比之未摻雜CNO皆有下降的趨勢。 橢圓偏光光譜分析未摻雜CNO樣品的能隙值約為3.23 eV,而摻雜V離子、Ta離子、Rb離子、及S離子的C28及C29樣品之能隙值分別約為2.17 eV、2.09 eV、3.26 eV、2.6 eV、及3.2 eV,我們發現除了摻雜Rb離子樣品之能隙值未下降,其餘摻雜不同離子樣品的能隙值皆變小,此與第一原理理論計算結果相符,由於摻雜陽離子取代Nb離子,導致能隙值下降最多,故建議以此作為調變CNO樣品能隙值的基礎。
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    新穎氧化物Cs2Nb4O11、BiFeO3、及YBaCuFeO5 之光譜性質研究
    (2017) 陳孝文; Chen, Hsiao-Wen
    本論文研究摻雜不同離子Cs2Nb4O11 塊材、不同厚度BiFeO3 薄膜、及 YBaCuFeO5 單晶的光譜性質,探討晶格、電子、及磁性結構的相關性。 首先,x光繞射能譜顯示未摻雜 Cs2Nb4O11 及摻雜 5 % 與 10 %的 Ta 離子和加上摻雜不同時間 (30、60、90 分鐘) S離子比例的樣品之晶格結構並未大幅改變,但隨著摻雜不同離子比例的增加,橢圓偏振光譜展現能隙值皆有變小的趨勢,由第一原理理論計算得知當S 原子取代單位晶胞內的O原子,導電帶能量下降,但價電帶能量不變, Ta 原子取代單位晶胞內的Nb原子,導電帶能量些微下降,但價電帶能量仍維持不變,造成能隙減小,我們的實驗結果與理論計算相符。 其次,橢圓偏振光譜顯示10 nm 與 70 nm 厚的四方晶系 BiFeO3 薄膜之能隙值分別約為 2.89 eV及 2.87 eV。x光繞射能譜呈現 70 nm 厚薄膜的 a 軸晶格常數較 10 nm 厚薄膜大,意味 YSZ 基板對70 nm 厚薄膜的壓縮應變減小,導致其能隙值較10 nm 厚薄膜為低。此外, 10 nm 厚 BiFeO3 薄膜的能隙在溫度約 670 K 附近,偏離波色-愛因斯坦模型理論預測值,此現象在 70 nm 厚 BiFeO3 薄膜並不明顯,推測與其複雜的自旋電荷間耦合交互作用有關。 最後,在外加磁場沿 YBaCuFeO5單晶 ab 平面的磁化率顯示 175 K 與455 K 的磁性相轉變。90K 與 300 K 的 x 光繞射能譜顯示無繞射峰生成或消失,表示磁性相轉變溫度下,YBaCuFeO5 無結構相轉變。變溫拉曼散射光譜展現 576 cm-1 Eg 對稱性拉曼峰於第二尼爾溫度 175 K 附近有異常藍移現象,此與自旋聲子之交互作用有關,我們計算出自旋聲子耦合係數約為15.7 mRy/Å2 。分析橢圓偏振光譜得到YBaCuFeO5單晶的能隙約為 1.41 eV ,隨著溫度上升,能隙值在第一尼爾溫度 455 K附近偏離波色-愛因斯坦模型理論預測值,推測與其複雜的自旋電荷間耦合交互作用有關。