學位論文
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Item 雷射照射下石墨烯/二硫化鉬與六方氮化硼/二硫化鉬雙層異質結構之穩定性(2023) 許聖郁; Hsu, Sheng-Yu本研究使用拉曼光譜及螢光光譜，研究了二硫化鉬和石墨烯/二硫化鉬和六方氮化硼/二硫化鉬等結構在不同雷射功率下的穩定性。結果顯示，在石墨烯/二硫化鉬和六方氮化硼/二硫化鉬等異質結構中，薄膜能夠隔絕大氣並增強二硫化鉬受雷射影響的穩定性。原子力顯微鏡表面形貌和拉曼光譜顯示，經過56 mW、30 mW雷射照射裸露的二硫化鉬後，二硫化鉬會凸起並發生結構變化，並且拉曼訊號在30分鐘後衰減至原本的10 %。結構變化的過程中，A1g和E2g兩個特徵峰會發生紅移，A1g的紅移是由氧化產生的p-dope所引起，而E2g則是由結構變化產生的應變所導致。對於石墨烯/二硫化鉬系統，我們觀察到不同的光譜特徵。在雷射照射過程中，拉曼特徵峰和光致螢光強度並沒有快速下降，這顯示結構變化現象被抑制。而對於六方氮化硼/二硫化鉬30 mW的實驗組中，觀察到拉曼特徵峰和光致螢光強度呈現先上升的趨勢，因此推測在略低於30 mW雷射的環境下，六方氮化硼/二硫化鉬能夠保持穩定。結果顯示石墨烯/二硫化鉬受雷射照射影響的穩定性最佳，六方氮化硼/二硫化鉬次之，未經覆蓋而裸露的二硫化鉬穩定性最差。Item 二維二硒化鈮之約瑟夫森效應及超導量子位元的應用(2021) 郭柏汝; Guo, Bo-Ru具有六角蜂巢晶格結構的二維材料（例如：石墨烯以及2H族過渡金屬二硫族化物）所蘊含的特殊物理性質，可做為未來對基礎材料科學、電子元件應用，以及資訊傳輸領域應用當中的替代選擇。於部分六角蜂巢晶格的二維材料當中，其特殊晶格結構以及原子軌域組合，除了賦予材料空間反轉對稱破壞性以及時間反轉對稱性外，還分別授予坐落於K以及K’點處之布洛赫函數於單位晶格內具有兩方向相反的內稟環狀電流。由於其方向相反，對於載子而言則是多出了有別於一般電子自旋的能谷電子自由度（valley DOF）。由於此種能谷電子自由度對應了相反方向的能谷磁矩，於光學應用上則是對於不同圓偏振光有著不同的選擇規則。此種電子與晶格原子之間的交互作用，亦可以推廣應用至量子資訊領域。於量子資訊領域中，以量子位元作為運算基本單位，其中量子位元可以是任意二能階系統，例如:電子自旋、離子阱和超導量子位元等等。超導量子位元則是以電路結構作為基礎打造而成的人造原子系統，其中Google和IBM團隊已投入大量研究經費鑽研其富含的物理特性。隨著二維材料與量子資訊興起，是否能將二維材料獨特之特性應用至超導量子位元系統中，是一個尚未被驗證的議題。因此，本學位論文將探討二維超導材料2H-二硒化鈮(NbSe2)之特性及在量子計算領域中的應用性。將呈現: (1)基本材料特性，(2)透過圓偏振拉曼光譜分析2H- NbSe2內稟能谷電子耦合自旋電子特性，(3) 2H-二硒化鈮超導電子以及對應量子傳輸特性，及(4) 基於2H-二硒化鈮超導量子位元微波特性，並加以分析討論。此項工作有助於作為研究二維材料超導量子位元的基礎。Item 層狀二硫化鉬的偏振解析拉曼光譜研究(2021) 姜昱帆; Chiang, Yu-Fan偏振拉曼光譜已被廣泛應用於許多二維材料，包括石墨烯和過渡金屬硫化物，特別是使用線偏振光和圓偏振光為激發光。通過計算不同材料受不同偏振入射光影響的拉曼張量，我們可以得知聲子振動模式是如何表現其偏振態。在這項工作中，單層二硫化鉬被轉移到擁有不同厚度之二氧化矽的矽基板上，以測量偏振拉曼光譜。結果顯示，當被線偏振的入射光激發時，單層二硫化鉬的面內振動(E^')和面外振動(A_1^')模式分別表現出各向同性和線偏振的散射光。同時，當使用圓偏振光作為激發光時,E^'和A_1^'模態則分別表現出旋向交換(helicity-exchange)和旋向守恆(helicity-conserve)的行為。 更重要的是，實驗結果發現單層二硫化鉬的E^'和 A_1^'振動模式在位於純矽基板上時出現與理論模型相異的情形。我們引入了一個強度偏移量來解釋二硫化鉬的聲子與基板之間的耦合效應。此外，還引用了一些與電子-聲子耦合如何影響拉曼強度的偏振態有關的論文，去解釋這種奇特的現象，深入探討層狀二維材料的聲子與光子之間的交互作用，以期提供未來先進材料應用更多重要的基礎與應用。Item LixCoO2 單晶樣品之光譜性質研究(2012) 蔡馨嬅; H. H. Tsai我們研究摻雜不同鋰離子濃度 LixCoO2 單晶樣品之橢圓偏光與拉曼散射光譜。Li0.33CoO2 室溫吸收光譜顯示 3 個吸收峰，其頻率位置分別約為 1.61 eV、3.35 eV 及 5.21 eV。前二者對應 Co3+ 電子由 t2g 躍遷到 eg 軌域，而後者則與電子由 O 2p 躍遷到 Co 3d 軌域有關。隨著鋰離子濃度增加，吸收峰頻率位置大致維持不變，但Li0.87CoO2吸收峰能量轉變為 3.08 eV、4.55 eV 及 5.76 eV，代表其電子結構產生變化。 其次，Li0.33CoO2 室溫拉曼散射光譜具有 2 個拉曼活性振動模，其頻率位置約為 468 cm-1 ( Eg 對稱性 ) 和 568 cm-1 ( A1g 對稱性 )，分別對應氧原子沿著 ab 平面與 c 軸伸張振動。隨著鋰離子濃度增加，因 c 軸縮短，鍵能增加，故 A1g 拉曼峰展現藍移變化。我們另發現 Eg 拉曼峰的半高寬隨著鋰離子濃度增加而變大，這意味著晶格的無序度擴增。有趣地是，Li0.87CoO2 拉曼散射光譜展現兩個六方晶系結構相的共存，分別為第一六方晶系的 490 cm-1 ( Eg ) 和 598 cm-1 ( A1g ) 拉曼峰與第二六方晶系的 480 cm-1 ( Eg ) 和 570 cm-1 ( A1g ) 拉曼峰，此與之前文獻[J. Raman Spectrosc. 28, 613 (1997).] 的發表結果亦相符合。 最後，當樣品降溫至 200 K 時，Li0.50CoO2 的 Eg 與 A1g 拉曼峰呈現異常藍移，此現象為反鐵磁相轉變所致，A1g 拉曼峰在 200 K 至 120 K 溫度區間卻轉變為紅移，其與 Co3+ 和 Co4+ 的電荷有序性排列有關。Li0.53CoO2 的 A1g 拉曼峰在 66 K 附近產生偏離藍移現象，推測亦與其反鐵磁相轉變有關。Li0.50CoO2 與Li0.53CoO2的高頻雙磁振子拉曼峰之半高寬在尼爾溫度附近變窄，暗指其反鐵磁有序性的相干長度變長。Item 氧化鎂與氧化釩混合粉末 之雷射燒結機制研究(2011) 王鈴鈞; Ling-Jyun Wang本文研究利用拉曼光譜觀察雷射光照射MgO+ V2O5不同比例混合粉末樣品，此粉末樣品預先經攝氏400度加熱三小時鍛燒處理，欲探討樣品經雷射照射後產生MgV2O6與Mg2V2O7結構的相變過程與相變機制。由高斯型態雷射光照射樣品所致的相變結果與能量分佈關係連結，可以得到樣品相變程度大致與高斯能量分佈成正相關。再經由X光吸收光譜與螢光激發光譜輔助確認混合粉末樣品的缺陷存在，與缺陷所導致的發光位置後，以514.5nm與532nm雷射為光源，以不同能量照射於MgO+ V2O5不同比例混合粉末，再由雷射照射後新結構生成的結果推論，導致樣品相變的能量來自於光子與電子之間的交互作用。如此一來，結合X光吸收光譜與螢光光譜，我們可以建立一個能量轉換的可能模型。 另外藉由雷射連續照射樣品同時量測所得的高溫態拉曼光譜，可以得到樣品在相變過程的結構變化訊息。X光吸收光譜也提供了樣品結構對稱性高低的資訊，搭配群論分析結果，可以解釋高溫態光譜中聲子的變化，進而推測樣品新結構形成的可能方式。Item 烏采結構半導體的拉曼光譜與光致螢光光譜(2004) 吳國存; Gwo Tswin Wu我們由Cornell大學得到一組烏采結構氮化銦塊材（膜厚>1μm）樣品進行其光學特性的分析。另一方面，我們研究烏采結構氮化鎵奈米線以及氧化鋅奈米線，從文獻上的資訊得知這兩種烏采結構半導體的能隙在3.2eV～3.4eV，位於紫外光區，與氮化銦的能隙，0.7eV～0.8eV，位於紅外光區恰好是兩個極端，因此，可以進一步比較其光學性質。 在本論文中，我們先於室溫下量測三種不同烏采結構半導體的光致螢光光譜，藉以確認樣品的能隙，再運用不同的雷射光源當作激發光源來得到室溫下烏采結構半導體的拉曼散射光譜，所使用的雷射光源分別為325nm(He-Cd laser)，442nm(He-Cd laser)，488nm，514nm(Ar-ion laser)，633nm(He-Ne laser)以及785nm(solid-state laser)。對於不同的烏采結構半導體在拉曼散射光譜中可以清楚的觀察到的特徵光譜模型，分別為A1(LO)，E2(high)，以及E2(LO)。由拉曼散射光譜圖可以清楚的發現氮化銦樣品的A1(LO)-phonon mode的位置會隨著激發光源能量的不同而有紅位移的現象。即其聲子頻率會隨著激發光源的能量的遞減而遞增，並且可以明顯的發現A1(LO)-phonon mode的峰值強度亦會隨著激發光光源能量的遞減而遞增。而氮化鎵樣品的A1(LO)-phonon mode的位置則會隨著激發光源能量的不同而有藍位移的現象。即其聲子頻率會隨著激發光源的能量的遞增而遞減，並且可以明顯的發現A1(LO)-phonon mode的峰值強度亦會隨著激發光光源能量的遞增而遞增。在氧化鋅樣品方面A1(LO)-phonon mode的峰值強度亦會隨著激發光光源能量的遞增而遞增，但是峰值不會出現明顯位移的現象。由氧化鋅所得到的結論，我們相信氮化銦與氮化鎵樣品具有很高的缺陷或雜質的存在，以致於A1(LO)聲子模在拉曼光譜中的峰值有位移現象。 除了光譜實驗上的量測外，由於我們知道樣品表面有大量載子存在，以至於造成A1(LO)-phonon和電漿耦合效應，因此利用程式模擬來了解其耦合效應所具有的物理意義。