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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    微波介電材料 La(Mg1/2Ti1/2)O3 和 (A2+1/3B5+2/3)1/2Ti1/2O2 (A2+ = Mg, Ni, and Zn, B5+ = Nb and Ta) 之光譜性質研究
    (2009) 楊閔媞
    我們研究固態法和檸檬酸鹽法兩種不同方法製成的 La(Mg1/2Ti1/2)O3 以及不同原子取代的 (A2+1/3B5+2/3)1/2Ti1/2O2 (A2+ = Mg, Ni, and Zn, B5+ = Nb and Ta) rutile系列的光譜性質,並探討紅外光光譜特徵與其微波特性的關聯。 首先,我們觀察到 (i) x 光繞射能譜顯示兩種不同製程方法的 La(Mg1/2Ti1/2)O3 塊材具有相同之晶格結構;(ii) 兩個樣品都有 12 個拉曼聲子振動模,但固態法樣品峰值的半高寬較窄,暗示其比檸檬酸鹽法樣品具有較好的晶格同調性;(iii) 兩個樣品皆有 10 個紅外光聲子振動模,並推算出離子晶格貢獻的介電常數與品質因子。固態法的介電常數較高,且固態法在 1 THz 的品質因子也較好。 接著,我們發現到 (i) 六個 rutile 系列樣品的 x 光繞射峰皆對應到 rutile 結構的峰值,且沒有雜相存在;(ii) 六個樣品的紅外振動模頻率位置有差異,應與氧八面體中陽離子與氧的鍵結強度有關;(iii) 在高頻及微波頻段量測介電常數和品質因子以 (Mg1/3Nb2/3)1/2Ti1/2O2 及 (Mg1/3Ta2/3)1/2Ti1/2O2 趨勢最為符合;(iv) (Zn1/3Ta2/3)1/2Ti1/2O2 品質因子最高,但介電常數最小,(Zn1/3Nb2/3)1/2Ti1/2O2 介電常數最高,但品質因子最差。 最後,(Mg1/3Nb2/3)1/2Ti1/2O2 及 (Mg1/3Ta2/3)1/2Ti1/2O2 樣品隨著溫度的下降,我們發現聲子軟化的現象,此結果符合賴登-沙哈-泰勒關係式。
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    Re3Ga5O12塊材與Ba(Mg1/3Ta2/3)O3薄膜之光譜性質研究
    (2008) 王信介; Hsin-Chieh Wang
    我們研究不同稀土元素取代之 Re3Ga5O12 (Re = Nd, Sm, Eu, and Dy) 塊材以及不同成長條件之 Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 薄膜的光譜性質,並 探討紅外光譜特徵與其微波特性的關連。 首先,我們觀察到 (i) Re3Ga5O12 塊材具有 14 個遠外紅光區聲子 振動,並推算出離子晶格貢獻的介電常數與品質因子;(ii) 在 200 cm-1 ~ 800 cm-1 的鎵四面體的內膜振動聲子決定了大部份的介電特性,隨 著鑭系收縮效應聲子振動頻率呈現合理的藍移,其中介電貢獻第一、 二名的 9、10 號聲子 (同為鎵四面體非對稱彎曲振動模),其半高寬 趨勢與微波量測所得的品質因子趨勢呈高度負相關,可說 Re3Ga5O12 塊材複雜的結構中鎵四面體主導了其主要的介電性質。 再者,我們觀察到 (i) Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 薄膜巨觀排列屬於無序的 立方晶系結構 ( Pm3m ),微細結構則介於無序立方晶系及有序六角 晶系結構 ( P3m1) 間的過渡態,此外隨著鍍膜時間的增加,我們發現 到 BaCO3 雜相的生成,這影響了Ba(Mg1/3Ta2/3)O3 薄膜品質;(ii) 利 用紅外光光譜推算薄膜的介電特性,薄膜靜介電常數最高可達到 13.27,與塊材 (約 25) 有段距離,而品質因子最好僅為 9980 GHz, 與塊材 (約 70000 GHz) 相距甚遠。
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    鎵石榴石微波陶瓷的延伸X光吸收精細結構與拉曼光譜研究
    (2007) 呂杰翰; Chieh Han Lu
    本文以延伸x光精細結構光譜(Extended X-ray absorption fine structure)與拉曼散射光譜(Raman spectrum)對Re3Ga5O12 Gallium Garnet陶瓷的微波特性相關性質進行研究,其中A-site元素由不同的稀土族元素所置換,分別為Nd, Sm, Eu, Dy,在X光精細結構光譜的研究中,可發現鎵多面體的相對大小與晶體的介電常數(Dielectric constant)有關;而由對拉曼光譜的分析,可歸納出聲子的半高寬與品質因子(Quality factor)間的關連性,當聲子半高寬較小時,表示晶體的結晶性良好,晶體的振動因而能與外加電磁波的頻率一致(coherent)。關連不同原子結構的聲子性質亦被分析,與A-site結構相關的聲子頻率較高時,表示A-site氧十二面體的體積較小,而鎵多面體的相對體積較大,介電性質的變化被發現與多面體間的相對體積變化有關。 在摻雜TiO2共同燒結的Sm-Garnet微波特性研究中,我們同樣利用EXAFS與拉曼光譜進行分析,結果顯示,Garnet結構並沒有顯著的改變,而在晶粒的邊界中存在有Ga2O3以及鈦原子相關的化合物,這些二次相的出現降低了邊界的電磁波反射,改善了微波特性。
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    近場掃描微波顯微鏡的研發製作
    (2015) 賴奎元; Lai, Kwei-Yuan
    鐵磁共振儀是研究自旋動力學不可或缺的強大工具。多年前本實驗室以向量網路分析儀(VNA)為基礎開發了鐵磁共振儀(FMR)。現在我們致力於將研究延伸到局域性的鐵磁共振量測(LFMR),而近場描微波顯微鏡(NSMM)正是達成此目標的必要條件。 文主要呈現自行研發製作掃描穿隧顯微鏡(STM)和近場掃描微波顯微鏡(NSMM)的過程,包含兩套顯微鏡架設所需的核心理論、儀器介紹、開發過程。最後,以特製的樣品來檢驗STM與NSMM的解析度與靈敏度。