國立台灣師範大學物理研究所課程綱要

微波鐵電物理專題研究

科目代碼：

中英文科目名稱：微波鐵電物理專題研究（一）､（二）〔Research on Microwave Ferroelectrics （Ⅰ）､（Ⅱ）〕

全年／選修：

總學分數：3/3 上下學期各三學分

每週上課時數：3小時

授課教授：鄭秀鳳教授

一、 教學目標

眾所週知，未來無線衛星通訊或人手一機將是人類不可或缺的。而美日先進國家從事微波通訊研究多年，自微波材料成份系統、製程條件到元件設計均有數不清的專利保護，於是三C﹙Communication, Computer, Consumer﹚之一支通訊產業將成為我國國家科技重點方向之一。而微波為通訊之首，鐵電為資訊之主，因此，在本系開授「微波鐵電物理專題研究」，積極培育卓越的微波鐵電物理教學與研究專業人才，期能達到獨立探討更高深的微波鐵電物理知識，並能活用知識研發實作微波鐵電元件系統，提供配合國家推動發展通訊產業，亦期使成為我系發展特色之一。

二、 教材內容

1. 電磁場理論。

2. 微波理論：傳輸線理論、傳輸線與波導、微波網路分析、網路阻抗匹配、微波共振器、微波濾波器、高頻介電反應理論。

3. 鐵電物理：鐵電相變理論、鐵電鈣鈦礦結構之缺陷化學、傳導、與崩潰機制、鐵電與電極之交互作用、鐵電之電極化反轉、鐵電薄膜中之鐵電域演化理論、電極對鐵電物質電性的影響。

4. 微波鐵電材料與薄膜之合成方法與原理。

5. 脈衝雷射鍍膜光譜擷取原理與系統組裝、實驗、自動數據擷取方法。

6. 穿透光譜儀與橢圓儀分析薄膜能隙(Energy Gap)與微波光學常數理論。

三、 實施方式

1. 實驗研究為主：

甲、 含微波鐵電塊材與薄膜合成，電極微影術製作，鐵電特性之電極化-電場﹙P-E﹚、電容-電壓﹙C-V﹚、漏電流-電壓﹙I-V﹚、充放電壓-時間﹙V-t﹚、相變[﹙P-E﹚-T]、電性疲勞[﹙P-E﹚-Cycles]等量測分析；

乙、 微波等效電路與電磁場分佈工作站模擬，微波元件設計，微波特性量測分析。

﹙1.註﹚甲.碩士班；甲、乙.博士班。

2. 文獻精讀研討為輔。

3. 培育參加國內、外研討會發表論文。[碩士班參加國內研討會，博士班參加國內與國外研討會。]

4. 輔導參加國內外學術單位或產業界交流合作研習。[碩士班國內研習，博士班國內外研習。]

四、 參考書目：

物研所碩博士班所開授採用之電動力學、量子力學、統計力學、古典力學、固態物理等均為必備參考書目；其他相關書目如下：

1. J. Grigas, " Microwave Dielectric Spectroscopy of Ferroelectrics and Related Materials"﹙ Ferroelectricity and Related Phenomena: Vol. 9 ﹚, Gordon and Breach Publishers, 1996.

2. C. P. de Araujo, J. F. Scott and G. W. Taylor, " Ferroelectric Thin Films: Synthesis and Basic Properties", Gordon and Breach publishers, 1996.

3. K. Vedam," Physics of Thin Films: Vol. 19∼ Optical characterization of real surfaces and films", Academic Press, 1994.

4. C. Vittoria," Microwave Properties of Magnetic Films", World Scientific, 1993.

5. D. M. Pozar," Microwave Engineering", 2nd Edition, John Wiley & Sons, INC., 1998.

6. G. Matthaei, L. Young and E. M. T. Jones," Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures", 1980.

7. Douglas B. Chrisey," Pulsed Laser Deposition of Thin Films", John Wiley & Sons, INC., 1994.

8. All related topics in (1) Physics Journals such as Physical Review B, Journal of Applied Physics, etc.; and (2) Other Journals such as Ferroelectrics, Journal of American Ceramic Society, etc.

9. 鄭秀鳳，"化學鍍在微波介電陶瓷元件的應用研究"，國科會研究報告，1995.

10. 鄭秀鳳，"微波介電共振濾波器研究"，華新麗華電線電覽股份有限公司委託師大物理系研究報告，1991.

奈米碳管場發射物理專題研究

科目代碼：[博碩合開]

中英文科目名稱：奈米碳管場發射物理專題研究（一）､（二）〔Research on electron field emission of carbon nanotubes（Ⅰ）､（Ⅱ）〕

全年／選修：

總學分數：3/3 上下學期各三學分 每週上課時數：3小時

授課教授：鄭秀鳳教授

一、 教學目標：

1. 培育學生創新開發合成品質優良奈米碳管，適合學術研究與元件應用或教學示範。

2. 培育學生養成鑑定分析奈米碳管各種物性的技能，進而獲得最佳化電子場發射。

3. 培育學生建構奈米碳管場發射機制。

4. 培育學生落實研發奈米碳管於產學建教合作，或具備未來奈米科技教學的厚實基礎能力。

二、 教材內容：

1. 碳材發展史與碳之基本原子結構和應用。

2. 研製奈米碳管之各種製程。

3. 奈米碳管結構鑑定:含SEM、TEM、EDX、SIMS、Raman光譜結構分析。

4. 奈米碳管電子場發射之統計力學與量子力學相關理論。

5. 臨場擷取光譜分析(In-situ spectroscopic characterization)理論。

6. 奈米碳管電性、光性、機械性等理論分析。

7. 奈米碳管全頻譜量測與理論分析。(頻譜含低頻、與高頻之微波、紅外光波、特波(THz)、可見光波；本第七項僅供博士生選修用)

三、 實施方式：

1. 實驗。

2. 研討。

3. 參加國內、外相關會議或發表論文。

4. 參觀產業界與學術界或研究院有關奈米碳管研發。

5. 撰寫研究論文。

6. 承先啟後學術與技能傳接。

四、 參考書目：

物研所碩博士班所開授採用之電動力學、量子力學、統計力學、古典力學、固態物理等均為必備參考書目；其他相關書目如下：

1. R. Saito, M. S. Dresselhaus and G. Dresselhaus, " Physical Properties of Carbon Nanotubes", Imperial College Press, London, pp.1－259 (1998), (碩博合用)。

2. T. W. Ebbesen, "Carbon Nanotubes: Preparation and Properties", CRC Press, Inc., New York, pp.1－293 (1993), (碩博合用)。

3. G. Gruner (editor), "Millimeter and Submillmeter Wave Spectroscopy of Solids", Springer-Verlag, Germany, pp.1－286 (1998), (博專用)。

4. Hsiu-Fung Cheng et al. (鄭秀鳳等作者), "Characteristics of Carbon Nanotubes Syntheized by Laser Ablation Process", JVST (in Press) (2001) (碩博合用)。

5. Hsiu-Fung Cheng et al. (鄭秀鳳等作者), "Electron Field Emission of Carbon Nanotubes ", JVST (in Press) (2001), (碩博合用)。

薄膜應用物理

　開課目標：

(1)本課程主要為培養當今物理專業學生，能具備多元化技能，以因應未來高尖端科技發展的社會需求而開設。

(2)配合電子工業的神速發展，功能性薄膜及元件的應用潛力的日益提昇，本課程目標在使具物理基礎的學生，增加對薄膜及元件應用的瞭解，作為未來就業、進修研究或教導高初中新生代基礎備用技能。

註一：參觀教學：參觀學術、研發薄膜單位與產業界，提供學生未來就業參考。

註二：參加研討會教學：為促使學生多了解薄膜相關領域國際發展現勢，擬鼓勵學生參加國內舉辦之重要國際薄膜學術應用研討會，提昇薄膜應用物理教學品質。