• 學位論文

應力對於鉍鐵氧薄膜電子結構的影響之X光吸收能譜學研究

鉍鐵氧(BiFeO3)為同時擁有反鐵磁性和鐵電性的多鐵材料。許多研究指出藉由基板應力的調控，我們可以改變薄膜的電子和磁性結構。本論文研究鉍鐵氧薄膜沉積於不同的基板，受到不同的基板應力，其電子結構的變化。我們的重點在於比較擠壓應力的鉍鐵氧/鑭鋁氧、拉伸應力的鉍鐵氧/釹鈧氧和幾乎無應力的鉍鐵氧/鏑鈧氧其電子結構的變化。 利用鐵的L-edge和氧的K-edge的X光吸收能譜，我們能研究鐵離子的晶格場對稱性和反鐵磁軸的方向。我們也利用線性二向性研究晶格場對稱性、磁性和軌道的異相性。研究顯示當鉍鐵氧薄膜成長於不同基板時，其鐵3d軌域的電子結構會有明顯的變化。此外，共振非彈性X光散射也被用來研究鐵的電子結構。我們選擇鉍鐵氧/鍶鈦氧來做研究。因為鐵的價數為正三價，其d-d激發可以由多重理論解釋。最後，我們利用電荷轉移多重理論的軟體CTM4XAS和Missing來計算X光吸收能譜和共振非彈性X光散射能譜。模擬的結果和實驗結果定性上大致相同。

• 學位論文

Effects of surface roughness on transport properties of Dirac Fermions on Topological insulators

拓撲絕緣體(Topological insulators)的發現為架構二維電子系統開闢了一條新的路徑。這些二維電子系統駐留在三維拓撲絕緣體的表面，而且已知它們對於非磁性的干擾有很強的抵抗性。在實驗上已知生長三維拓撲絕緣體的表面並非平坦，而是由類似粗糙的梯田所組成。在這裡，我們探討表面粗糙程度(surface roughness)對三維拓撲絕緣體的傳遞性質之影響。表面粗糙程度引起的「自旋連接」(spin-connection)修正了狄拉克費米子(Dirac fermions)。透過考慮表面粗糙程度的過渡階段，我們構造了由粗糙程度引起的渦流(vortices)結構之有效哈密頓量。通過有效哈密頓量(effective Hamiltonian)，我們可以找到散射截面(scattering cross section)和相應的電導率(conductivity)。我們的分析指出即使在粗超的階段，狄拉克費米子的電導率仍然是類似於平坦的表面。粗糙程度引起的狄拉克費米子在三維拓撲絕緣體的表面傳遞之特性是溫和的變化。

• 學位論文

替代的引力理論與其宇宙學中的應用

We study the cosmological evolutions of the equation of state for dark energy $w_{mathrm{DE}}$ in the exponential and logarithmic as well as their combination $f(T)$ theories. We show that the crossing of the phantom divide line of $w_{mathrm{DE}} = -1$ can be realized in the combined $f(T)$ theory even though it cannot be in the pure exponential or logarithmic $f(T)$ theory. In particular, the crossing is from $w_{mathrm{DE}} > -1$ to $w_{mathrm{DE}} < -1$, in the opposite manner from $f(R)$ gravity models. We also demonstrate that this feature is favored by the recent observational data. We explore the generation of large-scale magnetic fields from inflation in teleparallelism, in which the gravitational theory is described by the torsion scalar instead of the scalar curvature in general relativity. In particular, we examine the case that the conformal invariance of the electromagnetic field during inflation is broken by a non-minimal gravitational coupling between the torsion scalar and the electromagnetic field. It is shown that for a power-law type coupling, the magnetic field on 1~Mpc scale with its strength of $sim 10^{-9}$~G at the present time can be generated. We study teleparallel gravity in five-dimensional spacetime with particular discussions on Kaluza-Klein (KK) and braneworld theories. We directly perform the dimensional reduction by differential forms. In the braneworld theory, the teleparallel gravity formalism in the Friedmann-Lema^{i}tre-Robertson-Walker cosmology is equivalent to GR due to the same Friedmann equation, whereas in the KK case the reduction of our formulation does not recover the effect as GR of 4-dimensional spacetime due to an additional coupling between the derivative of scalar field and torsion, which results in some different behavior from general relativity.

• 學位論文

利用金屬珠鏈在震動狀態下模擬DNA等長鏈分子在束縛狀態下之布朗運動的動態統計性質探討

去氧核醣核酸(DNA)分子處於奈米通道之運動狀態，一直是研究分子生物學的重點。將自製的壓克力通道放置在震動平台上，並使金屬珠鏈放入其振動台上的壓克力通道中，藉由振動台的震盪進行來模擬去氧核醣核酸分子處於奈米通道下的布朗運動將是本篇論文實驗的主軸。 針對去氧核醣核酸分子處於奈米通道之運動狀態。有兩個重要的理論為de Gennes理論(de Gennes' blob theory)與Odijk理論(Odijk's theory)。 de Gennes' blob theory描述的現象是通道寬度遠大於持續長度(ξp)，束縛較小的狀況；而Odijk's theory描述的現象是通道寬度遠小於持續長度(ξp)，束縛較大的狀況。在金屬珠鏈模擬去氧核醣核酸分子實驗中，已有文獻[14]利用此模擬研究許多性質，而在本篇論文中主要延續文獻[14]的概念並針對Odijk's區域下的去氧核醣核酸(DNA)分子作運動其統計性質的驗證—在金屬珠鏈的模擬看到與去氧核醣核酸分子相似的性質。

• 學位論文

利用週期性棘齒上的模擬系統探討馬達蛋白在維管上的能動性

我們利用在棘齒板上的模擬系統探討馬達蛋白在微管上的能動性，驅動蛋白和動力蛋白能夠在微管上運送物質，是我們主要探討的對象。微管是生物體中很重要的細胞骨架之一，他的外型就像一個捲曲成管狀的不對稱棘齒板。驅動蛋白及動力蛋白大部分的力學特性可以被成功的重現在棘齒板上。驅動蛋白有三個主要的組成元素：頭部 (head)、頸部 (stalk)和尾端 (tail)，兩個頭部可以幫助驅動蛋白吸附在微管上，頸部是連接頭部和尾端的一個螺旋狀長鏈分子，尾端則負責抓住被運送的物質。我們為驅動蛋白的運動機制提出了一個新的模型，我們利用連接兩個珠鍊環的珠鍊模擬驅動蛋白，根據原子力顯微鏡的觀察，頸部被發現側躺在微管上，我們認為頸部是使驅動蛋白產生力的主要元素。當頸部在微管上做布朗運動時，撞擊管壁產生的力會拉著被吸附的頭往微管的正端走，因為頸部對於落後的頭有較大的力，所以落後的頭有機會受力而翻過領先的頭，形成類似手接手模型 (hand-over-hand model)中的運動。另外，尺蠖式 (inchworm type)的運動在我們的模型中也是有機會發生的。 　　動力蛋白中主要的元素為AAA環 (AAA ring)、長鍊區 (stalk)及長尾區 (stem)，AAA環為動力蛋白的主體，長鏈區的尾端有一個球狀的區域可以吸附在微管上，而長尾區藉由連結區 (linker)與AAA環連接，可以抓住要運送的物質。在我們的模型中，動力蛋白在微管上的運動是源自於其linker與微管的碰撞，連結區是在動力蛋白中被認為與其運動相關的元素。我們利用貼上一個細桿的壓克力環模擬動力蛋白，在模擬系統中我們能夠重現許多動力蛋白在真實系統中的行為表現，如：微管上的雙向步進運動、運動速度與受力的關係和三磷酸腺苷 (ATP)濃度對速度的影響。這種利用棘齒板上的模擬系統探討蛋白馬達行為的方法可以克服一些技術上的困難，並提供可與真實系統對照的結果。

• 學位論文

微波加熱之研究

本實驗研究目的是探討微波爐對不同材質的吸波塗層搭配金屬或非金屬基板的加熱速率與應用。實驗使用Panasonic NN-SM332型號微波爐和吸波材料混合黏著劑於基板上製成吸波加熱器皿，以石墨粉或氧化鐵粉為吸波材料、矽酸鈉或矽利康為黏著劑、陶瓷棉或金屬板為基板製成加熱器皿。隨著吸波材料與塗層混合比例以及厚度的不同，可觀察到以下情況(1)塗層中吸波材料比重或塗層厚度上升，加熱速率也會上升，(2)與矽酸鈉相比，矽利康的熱容量、耐溫差衝擊能力、黏著力較高，(3)石墨塗層於陶瓷棉基板加熱快但不均勻，於鋁片基板的加熱效率差，(4)氧化鐵粉吸波材質加熱溫度上限為居禮溫度(5)氧化鐵粉混矽利康於金屬器皿上的加熱速率快且金屬導熱良好，FP350氧化鐵粉的最高溫可達350℃，(6)邊緣圓滑、表面絕緣塗層設計的金屬容器可以放入微波爐進行微波加熱。綜上所述，FP350氧化鐵粉塗層混矽利康於金屬器皿加熱快，還可控制材料比例調控加熱溫度，且金屬導熱性好，適合用來做成各種微波爐專用的烹調加熱容器。

• 學位論文

高功率射頻放大器之研究

本研究之目的為建立一個簡單且穩定的可變頻功率源系統，以提供未來作電漿實驗之所需。論文介紹功率源系統的主要架構，在說明各部分的設計原理與實驗分析。實驗主要可分為三個部分，高頻固態功率放大器、功率計、功率控制系統。系統中的高頻固態功率放大器其操作頻率為1~30MHz，在輸入功率0dBm時，最大輸出功率可達300W，二次諧波比輸出功率小35dB，三次諧波比輸出功率小16.3 dB。功率計在操作頻率1~30MHz，最大量測功率300W下，量測精準度±3%。在整合高頻固態功率放大器和功率控制系統後，量測系統在大功率輸出的穩定性，輸出功率變化約為1%，並且量測電晶體在長時間輸出下溫度的變化，大約在70~77度之間。

• 學位論文

探討碘分子超精細譜線在548奈米附近的基曼效應

在許多實驗中，碘穩頻系統常用來作為雷射光頻率的標準。然而，量測碘分子的躍遷頻率時，大多數未考慮地磁對其頻率的影響。到目前為止，磁場對碘分子光譜影響的研究數量不多，主要因為碘分子對於磁場的敏感度較低。而引起碘分子光譜變化的原因在於不同量子態的 g值會有些許不同，導致因磁場產生的基曼分裂能量差不同，因此不同量子態基曼能階間的躍遷頻率會有些許偏離。 　　在我們的實驗中，觀察127I2 R(136)27-0、R(86)25-0、P(28)24-0及R(32)24-0超精細譜線在磁場下的變化，並量測其a10譜線的線寬，藉由勞倫茲曲線函數的線性疊加擬合出激發態與基態間的 g_F值差，在不同磁場下的平均值分別為0.0935、0.0765、0.0617及0.0571。雖然磁場對碘分子光譜在548.5奈米的影響目前無人探討，但得到的數值可合理解釋並預測譜線的變化。在未來，我們將量測其他譜線在磁場下的變化，並外加更多不同的磁場大小，以得到更精確的數值。

• 學位論文

電漿合成石墨烯粉末之研究

石墨烯是由單層碳原子所組成的且具有許多優異的性質，但因目前無法大量的生產所以仍無法廣泛的被應用於工業中。本實驗首先使用遠端電漿源(Remote Plasma Source, RPS)產生氬氣電漿後通入甲烷，藉由電漿的幫助來製備石墨烯粉末，並且探討不同的參數如：壓力、氬氣流量、甲烷流量、製程時間， 對於石墨烯粉末的層數及品質之影響。根據實驗結果發現，壓力為此製程的關鍵參數。當壓力大於10torr時所製備出來的為無定型碳(Amorphous carbon)；壓力小於10torr時所製備出來的為多層石墨烯粉末。此種製備石墨烯的方式產量每小時可達8克以上。接著將製備出來的石墨烯粉末混入市售的三款導熱膏(Arctic Silver 5、Arctic MX-4、SCF 9100)內，探討石墨烯粉末對於三款導熱膏的影響。實驗發現石墨烯粉末確實有助於導熱膏之導熱係數的提升，Arctic Silver 5的導熱係數從2.09(W/mK)提升至4.78(W/mK)，Arctic MX-4的導熱係數從3.08(W/mK)提升至6.53(W/mK)，SCF 9100的導熱係數從1(W/mK)提升至1.85(W/mK)，提升之效果會隨著不同的導熱膏而有所差異。

• 學位論文

在強子對撞機中找尋頂夸克與膠子間的異常耦合

藉由對撞機中所產生的正反頂夸克對，我們用以研究由電偶極矩及磁偶極矩所引起頂夸克與膠子之間的異常耦合。並藉由等效場論的方法,我們得以計算頂夸克的電偶極矩及磁偶極矩如何影響在對撞機中正反頂夸克對產生的散射截面。並將其理論計算的結果與兆電子伏特加速器(Tevatron)以及大型強子對撞機(LHC)最新的實驗結果進行對比，以了解偶極矩數值的許可範圍。接下來，我們利用兩種與頂夸克自旋數有關的不對稱值來觀察頂夸克的衰變產物。藉由此一方法我們可以觀察異常耦合的影響並給出偶極矩數值的限制。