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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Item 二硫化鉬相關異質結構分析(2021) 許銓喆; Hsu, Chuan-Che我們分析二硫化鉬異質結構的物理特性,我們將鐵磁性材料(鐵、鈷鈀合金)和功能性材料(金、C60)鍍在二硫化鉬的薄片上。所有實驗中的二硫化鉬都使用化學氣相沉積(CVD)來製備於二氧化矽/矽(1 0 0)上。在鍍上異質結構之前,我們都會利用原子力顯微鏡(AFM)、光致發光光譜(PL)和拉曼光譜(Raman)來檢查二硫化鉬的基本性質。形貌上,發現一些有趣的現象:高溫下(約500 k)在二硫化鉬上鈷鈀合金的實驗中觀察到有奈米顆粒會聚集在單層二硫化鉬的邊緣,然而在多層二硫化鉬中這些奈米顆粒則在每層邊緣平行排列,且我們也觀察到光致發光的quenched (淬滅)現象,這證明高溫下鈷鈀合金也有覆蓋在二硫化鉬的平台表面上且非常的平坦,粗糙度約小於±0.5 nm,相較之下,常溫下成長在二硫化鉬的鈷鈀合金薄膜卻很粗糙(粗糙度~±2 nm)。再來是關於二硫化鉬上金(2~8 nm),我們觀察到高度反轉的現象。鍍金前,二硫化鉬到基板二氧化矽的台階高度為 +0.66 nm,這大約是正常的二硫化鉬的單層厚度。鍍金後,二硫化鉬到基板之間的高度反轉成(約-1.0至-3.5 nm)。此高度反轉現象的原因是金在二硫化鉬和基板上的不同生長模式,且這機制會取決於金的鍍膜時的溫度和金的厚度。關於磁性方面,令人驚訝的是我們觀察到鐵磁性材料(鐵、鈷鈀合金)/二硫化鉬與旁邊的基板二氧化矽之間有magnetic decoupling(磁去耦合)的現象。儘管二硫化鉬厚度(~0.66 nm)比鐵或鈷鈀合金的厚度更薄,關於3.6 nm的鐵在二硫化鉬上的矯頑場 (Hc) 為 28 ±5 Oe,然旁邊區域基板二氧化矽上的3.6 nm Fe的Hc約為 58 ±5 Oe,可看出矯頑場有明顯的差異(約30 Oe),之所以會有magnetic decoupling是由於鐵在不同基材上具有明顯的界面的磁各異向性。且也觀察到鈷鈀合金在二硫化鉬上也有類似的現象,在二硫化鉬上的鈷鈀合金(8 nm)的Hc為 52 ±3 Oe,旁邊的基板二氧化矽上的鈷鈀合金Hc 為 64 ±3 Oe,可得知鈷鈀合金上也會觀察到magnetic decoupling的現象。 最後,關於有機材料在二硫化鉬上的研究,隨著C60覆蓋度的增加,PL峰值從原本是二硫化鉬主導的1.83 eV變為C60主導的1.69 eV,此外在 C60/二硫化鉬這異質結構上證明了連續雷射會導致C60脫附。大約10 mW/µm2 的雷射功率就足以讓二硫化鉬薄片中的 20 nm C60脫附,所以可用這方法設計約為 500 nm微觀圖案。除了形態結構之外,還通過連續雷射誘導C60脫附的方法,來觀察在C60/二硫化鉬上微觀圖形的PL,關於上述在二維材料二硫化鉬基本研究(形貌,磁性,有機材料雕製微觀圖形),相信這對未來的二維材料的二硫化鉬自旋電子應用或元件設非常有幫助。Item 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。Item 硫酸鈉與硼酸溶液對導電玻璃ITO上鍍鈷的影響(2012) 陳文賓; Wen-bin Chen本研究探討硫酸鈉與硼酸溶液對導電玻璃ITO上鍍鈷的影響。以循環伏安法找出適合的電鍍電壓,並改變不同的電解質輔助液探討對鈷膜表面的影響。我們藉由金相顯微鏡、原子力顯微鏡對鈷膜表面進行觀察,再以固定電鍍電壓的方式,分析得到電流對時間的關係,判定鈷在ITO上為接近瞬時成核的機制,並利用磁光柯爾效應測量鈷膜的磁性。 在實驗的過程中我們發現,電解質輔助液硫酸鈉以及硼酸各有其優缺點,硫酸鈉幫助我們決定所需要電鍍的電壓以及增加還原電流,硼酸輔助液不僅可以抑制產生Co的氫氧化物,它還能讓薄膜均勻成長。我們發現硼酸的濃度明顯影響Co島的結構,並進而改變磁性之量測結果。Item 鈷在鉑上形成超尖磁性奈米針尖之研究(2009) 江佳倫; Chia-lun, Chiang我們利用場離子顯微鏡在超高真空的環境中觀察兩種磁性奈米針尖的成長,一種是利用表面皺化機制形成的鈷鉑合金金字塔形奈米針尖;另一種是藉由鈷在鉑(111)面的S. K. mode長成以鉑為基底的鈷奈米針尖。前者針尖生長於皺化形成的鈷鉑合金多面體之稜線交接處,分別位於{531}及{210}切面,{531}切面的金字塔是由擴張的{111}、{110}、{311}切面堆積,{210}切面的金字塔則由擴張的{110}及兩個{311}切面組成。而後者針尖是在室溫及20K時鍍鈷4~5ML於鉑(111)面,鈷原子先依鉑基底以FCC結構排列,再於其上堆積單顆、雙顆或三顆原子團,這些在鉑(111)面成長的鈷原子團即是一種無特定針形的奈米針尖。Item Item Item 淺層磁力測勘之小波分析(2004) 鄭軒儒; Andres Shiuanru Jeng摘要 以傳統濾波方法對磁力資料進行處理,依所欲呈現的信號頻帶設計高通、低通或帶通等不同型式濾波器。雖然異常體可以有強化的效果,但是特定波長的訊號不一定是目標物所專屬,以致於在濾波之後原本無異常訊號之處反而也被加強,其原因是實際磁力所得信號與富氏轉換時所用的基底函數為無限長弦波兩者之間有不相合之處。在信號空間域-波數域的定位問題上,加窗富氏轉換與小波分析的技術提供了解決方案,而後者的發展更應用到處理重力或磁力資料處理。小波母波可以延伸,經過分析之後細節信號在越多階分析細節信號寬度越大,其細節信號的提出與淺層小區域磁力測勘所需要的目標信號相當一致,本文透過竹山槽溝一維信號的處理與解釋,印證了兩者之間的關係。其中,分析之後的磁力總量與梯度之細節信號上,前者可能是低頻能量比例太高,以致其細節信號重組後之合成信號仍無法回復原始的總量信號,因此梯度信號分析結果會具有地淺部下異常意義顯示。同時對師大分部實驗區與古根漢博物館預定地二維磁力梯度資料進行分析與信號重組,在濾除掉長波長信號之號,可以很清楚的看出加強了S/N值。Item 鄂霍次克海岩心MD012414之磁學研究—180萬年來東北亞古氣候及古環境變遷(2003) 周祐民; CHOU, YU-MIN本研究對2001年IMAGE VII航次採自鄂霍次克海中部Deyugin Basin中心編號MD012414海洋岩心進行古地磁及磁學參數分析,岩心點址經緯度為(149°34.80’E, 53°11.77’N),水深1123公尺。 古地磁學研究分析岩心中沈積物之自然殘磁方向及強度,主要目的為建立該岩心之古地磁地層及古地磁場長期變化型態,提供岩心對比及年代控制機制。而磁學性質之研究則包含磁感率、逆磁滯殘磁及等溫殘磁等,這些磁學參數主要探討沈積物中磁性礦物種類、粒度及含量變化,進而探討研究地點古環境、古氣候變遷模式。 自然殘磁之結果分析指出本岩心總長度53.88公尺涵蓋了松山(Mayuyama)反向世代上半部與布倫(Brunhes)正向世代,可提供本研究區域近180萬年來更新世 (Pleistocene) 相當完整的資料。記錄中出現多次地磁場反轉紀錄,分別為Upper Olduvai Event、Cobb Mountain Event Jaramillo Event、及Mayuyama – Brunhes Boundary,其年代各為177萬年、124~121萬年、107~99萬年、及78萬年前。由年代模式,計算沈積物平均沈積速率約3 cm/kyr。記錄中亦出現多次古地磁場極性異常事件(Excursion)。 磁感率隨深度變化結果與沈積物顆粒大小及氧同位素分析初步結果相比較(李孟陽等,未發表資料),我們發現磁感率高值區出現在粗顆粒百分比高之沈積物區,同為冰期時之產物,由於磁感率高低反應磁性礦物含量相對之多寡,因此推論冰期時磁性礦物含量較高,而間冰期時則下降。樣品所得逆磁滯殘磁除以磁感率之結果,可去掉磁性礦物量變化影響,明顯反映出磁性礦物粒度大小變化,本岩心分析之結果顯示磁性礦物之粒度與一般沈積物顆粒粒度之變化相當一致,顯現冰期時沈積物中磁性礦物顆粒粒度較粗,間冰期時磁性礦物顆粒較細的特性。從這些結果與前人之研究,我們認為冰期時鄂霍次克海沈積物可能主要來自東邊的勘察加半島(Kamchatka Peninsula)火山地區,由冰川刮蝕帶來之沈積物中具有含量較高顆粒較粗之磁性礦物,而在間冰期時,則可能由周遭帶來較多海洋及陸源沈積物,其中磁性礦物較少顆粒較細。 等溫殘磁測量結果中,出現多處加磁變化異常區域,當弱磁場(50~75 mT)加磁時等溫殘磁值下降,加磁至強磁場時才增加,此現象有可能是磁學特性特殊之礦物,如菱鐵礦(Siderite, FeCO3)所造成。由等溫殘磁所得結果與S-ratio及剛性等溫殘磁結果指出,沈積物中主要磁性礦物為磁鐵礦;排除等溫殘磁加磁變化異常區域,我們在岩心深度9.20~14.98公尺、39.06~39.76公尺及40.67~41.88公尺處發現具有較高含量的赤鐵礦或褐鐵礦,初步推論這些磁性礦物的來源可能與風積物有關。其可能機制為:風成黃土在乾冷的冰期形成,當蒙古及西伯利亞地區高壓產生時,吹起近地表強烈乾冷的風,將泥沙從黃土高原吹送上平流層,經由西風吹送,最後落入鄂霍次克海及附近區域沈積。 本岩心中也發現數層火山灰,其中3.35公尺處之火山灰層應相當於Gorbarenko(2002)報導之K2火山灰層,可能為在26 ka時位於Onecotan島之火山Nemo – III 所噴發。