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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    紅熒烯對鎳/矽(100)系統磁性與結構的影響之研究
    (2021) 李有庠; Li, You-Siang
    新興半導體材料的研究日益增長,近年來以紅熒烯為主軸的研究也相當活躍。鐵磁性材料會受紅熒烯影響而改變晶體結構,而本實驗室近年來研究亦指出鐵磁材料鈷受到紅熒烯介面影響在晶體結構以及磁域翻轉的描述有卓越的研究成果。鎳受到紅熒烯的影響,產生磁性與結構上的變化,成為本論文研究重點。本研究利用磁光柯爾效應儀、原子力顯微鏡、磁光柯爾顯微鏡、X光繞射儀、X光反射儀與X光電子能譜儀,去探討鎳/紅熒烯/矽(100)系統的結構與磁性變化。第一部分在鎳/矽(100)系統中,磁性量測矯頑力隨薄膜厚度增加的變化,矯頑力在鎳厚度28奈米時由50 Oe上升至100 Oe左右,而在鎳厚度約28奈米時透過X光繞射確認鎳薄膜開始出現了Ni(200)及Ni(220)兩個磁化難軸的晶向;第二部分分別在鎳的上方及下方加入一層紅熒烯,並從結構分析上得知鎳的晶體結構會因為紅熒烯的加入使得晶粒的增長更加明顯,並且在鎳與紅熒烯的介面層有化學鍵結的產生。而在第三部分鎳/紅熒烯/矽(100)系統中透過加入少量而不同厚度紅熒烯,觀察上層鎳薄膜的磁性變化,在加入少量紅熒烯之後,矯頑力在鎳厚度28奈米時由50 Oe巨幅上升至150 Oe左右,除了從第二部分即可得知的結構變化外,配合科爾顯微鏡以及原子力顯微鏡的測量得知表面顆粒造成的磁性缺陷也扮演著影響磁性的重要角色。
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    有機半導體駢苯衍生物(PTCDI)之光電性質研究
    (2008) 周俊賢
    本論文以電場調制吸收光譜(ER),電流-電壓曲線(I-V),以及光激螢光實驗(PL)來探討N型有機半導體-PTCDI鏈結不同烷基鍵(PTCDI- CxH2x+1 , x=2,3,4,5,6,7,8 )的光電特性。 量測I-V曲線以得知樣品內部電場分佈。無光照情況下,樣品內部電場為類蕭特基二極體分佈(Schottky-diode-like distribution);而在照光情況下,樣品產生光電流,內部電場成空間電荷侷限分佈(Space -charge-limited distribution),在施加調制電壓範圍內I-V為線性。 在電場調制吸收光譜實驗中,對樣品施加電場產生史塔克效應(Stark effect)後,得到的譜形結構主要以高斯一次及二次微分譜形組成。比較吸收光譜及電場調制光譜所得各躍遷能量,與文獻對照後得知各樣品的HOMO-LUMO躍遷應為2.2 eV左右。另外,調制光譜強度與施加的交流調制電壓成正比關係。 由光激螢光實驗得到,樣品螢光躍遷能量皆低於HOMO-LUMO躍遷能量,且螢光強度與溫度的變化關係可以用熱活化非輻射複合模型(thermally activated non-radiative recombination)來解釋。
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    並五苯(pentacene)薄膜系統縱向電場調制光譜研究
    (2007) 施仁智
    我們利用電場調制光譜實驗研究並五苯(pentacene)薄膜結構系統,探討影響電光性質的機制。反射光譜經由電場調制之後,所獲得的調制譜圖有微分結構。藉由吸收譜圖和電場調制光譜的比較,我們可以得到並五苯的四個躍遷能量:1.85eV、1.97eV、2.12eV、2.28eV。藉由史達克效應(Stark effect)理論,我們可以建立微分結構模型來分析譜圖,微分結構模型所擬合的譜形和實驗譜形兩者形狀一樣。在電場調制光譜實驗中,我們分別改變調制電壓和直流偏壓,實驗結果符合史達克效應理論的預測,這表示並五苯樣品在外加電場的情況下,發生史達克效應,是史達克效應主導電場調制光譜的譜形結構。改變並五苯所處的環境溫度,將溫度從25K開始逐漸升高溫度時,調制光譜的光譜強度會隨著溫度升高而逐漸增加。當溫度逐漸接近250K時達到最大值,繼續增加溫度到300K,光譜強度反而變弱。
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    有機半導體薄膜之光譜性質研究
    (2007) 沈稚強
    我們研究以熱蒸鍍法,在玻璃基板上成長並五苯(pentacene)和有機發光二極體薄膜(C47H32N2O2)的橢圓儀光譜性質。   首先,我們觀察到pentacene薄膜顯示一個1.87 eV的明顯吸收峰。我們認為這個吸收峰為最高分子佔據軌域到最低分子未佔據軌域的能隙。此外,其他光子能量大於2 eV的吸收峰屬於電子躍遷到較高軌域的貢獻。同樣的,我們也觀察到有機半導體薄膜能隙約為2.48 eV。   此外,我們也測量這兩個樣品的變溫(200 ~ 450 K)光譜。我們觀察到pentacene薄膜的戴維杜夫分裂(Davydov splitting),隨著溫度由450 K降低至200 K時,分裂的情況會由0.08擴展至0.122 eV。我們認為這個現象與單位晶胞中分子和分子軌域重疊(overlap)的變化有關。另一個有機半導體薄膜也有類似的情況。
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    低濃度室內環境氨氣偵測儀器原型機之開發
    (2018) 張顓鵬; Chang, Chuan-Peng
    本實驗搭配由國立交通大學光電所所提供的氨氣傳感器元件與Arduino 一並使用,建立低成本的可攜式環境氨氣偵測儀,分析學校廁所周圍的環境氨氣濃度;並架設氨氣濃度生成系統作為實驗室內各濃度氨氣來源。由交大光電所所提供的氨氣傳感器元件是由有機半導體作為傳感器主要的感應材料來進行氨氣的感測,當有還原性氣體通過時,會吸附在表面上並造成半導體的背景電流下降,由量測電流下降的幅度推算氣體濃度。原型機的建立主要分為架構部分與氣體管線部份,透過 Arduino 程式控制電磁閥與收取類比訊號的功能來儲存訊號並分析。實驗一開始先進行氨氣生成系統的建立,透過標準氨氣氣體鋼瓶與質量流量控制器來調整至所需的氨氣濃度,並使用衝擊瓶將氨氣通入水中量測 pH 值變化來記錄實際生成的氨氣濃度,之後完成原型機的組裝並進行測試與實際採樣分析。視傳感器元件的狀態,目前能夠偵測到濃度低至 100 ppb 、高至 2500 ppb 的氨氣。實現以低成本與低技術要求完成室內氨氣濃度分析的功能。日後藉由Arduino 的擴充可能性與便利性,能夠做到無線傳輸的功能,實現實時大範圍即時環境監測,建立雲端監測網。