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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    脈衝雷射蒸鍍法製備氧化銪鋅薄膜之探討: 結構、光學、電性與磁性研究
    (2023) 魏煒倫; Wei, Wei-Lon
    本論文利用脈衝雷射沉積法在c方向的單晶藍寶石基板上沉積氧化銪鋅(Eu:ZnO)薄膜,摻雜比例為0-4.0 at.%,薄膜厚度控制在150 nm,之後檢測薄膜樣品的結構、光學、電性以及磁性。X光繞射光譜中在角度2θ = 31°-45°,我們只觀測到ZnO以及基板的特徵峰,確認了Eu成功摻雜進ZnO且沒有雜晶相。c軸常數隨摻雜比例提升從在5.21 Å降至5.18 Å,推測與電荷補償機制有關(2Eu3+ → 3Zn2+ + VZn);晶粒尺寸與摻雜比例沒有明顯趨勢,晶粒尺寸在163-183 Å。光致螢光光譜的結果顯示Eu摻雜使得整體螢光強度下降、近能隙3.3 eV峰值訊號變寬,經分析後可推斷Eu:ZnO薄膜具有鋅間隙、鋅空缺、氧空缺、氧間隙等等的缺陷,隨著摻雜比例上升,缺陷和Eu 4f-4f軌域躍遷5D0-7F2逐漸主導螢光,當摻雜比例達到4.0 %時,可以觀察到5D0-7F1、5D0-7F0的螢光。在電性分析中,薄膜載子遷移率隨著摻雜比例上升從23 cm2/Vs降至0.1-1.0 cm2/Vs,推測與摻雜所產生的缺陷有關,缺陷變得更多、應力變大,形成更多的晶粒邊界使得電子容易被散射。在0、0.5、1.0 %摻雜比例的薄膜樣品,電阻率約在0.1 Ω⋅cm,載子濃度在1.0 %的薄膜樣品達到最大值32×10^18 cm-3,意味著少量摻雜可以改變、甚至促進薄膜電性,而當摻雜比例超過2.0 %時,電阻率急遽上升至1-10 Ω⋅cm、載子濃度則在3-5×10^18 cm-3。我們從磁光法拉第光譜觀察到薄膜樣品的法拉第旋轉角與外加磁場呈線性關係,並且薄膜的法拉第旋轉強度在近能隙的波長(340、350 nm)會有較強的響應,並且有Eu摻雜的樣品比無摻雜樣品具有更強的旋轉角強度,歸因於Eu摻雜帶來額外電子,達到增幅磁光效應的效果。磁性分析中,所有薄膜樣品在室溫下呈現順磁性,樣品磁矩在外加磁場達到1500 Oe後皆達到飽和。飽和磁化強度隨著摻雜比例上升有趨近飽和的趨勢,從7 emu/cm-3增加到13.7 emu/cm-3。
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    有機磁性半導體—富勒烯與鈷的交互作用探討
    (2022) 徐健真; Hsu, Chien-Chen
    在自旋電子學中,磁性半導體是其中一個重要研究領域,其中有機材料與磁性材料的電子交互作用,是如何影響有機-磁性複合材料的磁性與電子傳輸行為,更是一個需要深入探討的領域。本研究使用物理氣相沉積法 ( Physical Vapor Deposition, PVD ),於超高真空系統 ( Ultra-High vacuum system, UHV ) 中,選擇在Al2O3 與Si兩種基板上,成長了C60/Co/C60與C60/Co的三層膜與雙層膜結構。透過探討薄膜磁性、表面形貌、光致螢光光譜( Photoluminescence, PL ) 與拉曼光譜 ( Raman Spectrum ) 、電壓-電流性質、磁阻響應與霍爾效應 ( Hall effect ) 在不同溫度的真空熱退火前後的變化,並以共鍍方式成長了不同比例的Co-C60 複合材料,並與上述退火實驗結果進行比較。本實驗分為兩大主軸,第一部分為C60薄膜與C60/Co 層膜在500 ℃ 下的真空退火,由表面形貌量測中,發現成長於Al2O3基板的C60/Co 雙層膜於退火後,形成了以Co原子為主的奈米島分區結構,以及C60 薄膜經過退火後,形成了近十奈米的原子團簇;在使用拉曼光譜分析碳基材料振動模式後,發現C60裂解為無定型碳的程度,因Co原子的參與下變得更高,說明了Co與C原子之間的交互作用,不僅增強了C60的裂解行為,同時限制了無定型碳的脫附行為;在磁滯曲線量測中,經過500 ℃ 退火後薄膜鐵磁行為明顯增強,包含了矯頑場 ( Coercivity, Hc ) 增大了至少5倍以上,以及薄膜由無磁性/順磁性轉變為鐵磁性;在光致螢光光譜量測中,可觀察到C60 與無定型碳之PL峰值強度皆受到Co原子的含量影響;在電壓-電流特性的量測中,注意到C60/Co 雙層膜無論退火前後皆屬於導體;在磁阻量測中,注意到退火後C60/Co 雙層膜磁阻率增大了將近50 %;在霍爾效應量測中,C60/Co 雙層膜經過500 ℃ 退火後,薄膜主要載子由電洞變為電子,並量測到載子濃度為2.32 × 1021 cm-3,載子遷移率為10.9 cm2V-1s-1。第二部分則是製作不同比例的Co-C60 複合材料,並注意到Co原子比例越低,薄膜內材料就以蕭特基接觸為主,以及C60分子的發光特性受到Co原子的熱蒸鍍過程破壞,最後則是C60在共鍍過程中受到Co-C60電子交互作用影響,導致C原子間的鍵能改變,進而改變C60的分子振動模式。上述實驗結果說明了Co與C60的交互作用增強了C60的裂解行為,且C60裂解後所形成的無定型碳,與Co原子混合後誘發了更明顯的磁性行為,同時在光學量測發現退火後的C60/Co仍保有半導體性質,暗示了只要適當調整Co原子與C60含量,就可利用真空退火製作出以Co-C為主成分的磁性半導體,對改善有機自旋閥中的電導率不匹配,具有相當大的潛力。