半導體：原理與發展（一）歷史、物理原理與二極體 (Semiconductor: Principle and Development (I) — History, physical principles and diode)
國立臺灣大學物理學系 李品儀

半導體材料是一種導電性可受到控制的材料，有別於絕緣體和導體，其電阻是可以受到施加於兩側的電壓所控制。因而使我們能夠自動控制各類電子儀器。

1. 半導體發展史

半導體技術發展至今已有一百多年的歷史，於 1883 年，法拉第 (Michael Faraday, 1791-1867) 發現硫化銀的電阻與普通的金屬不同 Continue reading →

能隙 (Energy Gap)
國立臺灣大學物理學系 洪豪謙

能隙的概念是從能帶理論 (Band theory) 中發展的，這是二十世紀初量子力學確立以後，所發展的一套理論，迄今運用這個理論最廣泛的領域是半導體元件。

我們知道單電子的氫原子模型中，因為量子效應，造成電子的能階是不連續的，從一個能階跳到另外一個能階的吸收或是放出的能量必須是固定的，示意如圖一 (a)。 Continue reading →

正向偏壓 (Forward Bias)
國立臺灣大學物理學系 簡裕峰

於半導體中，將外加電場施於特殊的兩極上，以達到控制電路的效果，這稱為偏壓 (bias)。在二極體 (diode) 的 p 型半導體端施加正電壓、n 型半導體端施加負電壓，此接法即為正向偏壓。 Continue reading →

物質在平面世界裡的奇異現象 (Strange phenomena in matter’s flatlands)
高瞻計畫特約編譯 葉承効/國立臺灣大學物理學系講座教授 郭光宇責任編輯

今年獲獎的研究開啟了一扇大門，讓人看到未知世界裡物質的新奇形態。2016的諾貝爾物理獎一半由華盛頓大學的大衛・索勒斯（David J. Thouless），另一半則由普林斯頓大學的鄧肯・哈爾丹（F. Duncan M. Haldane）及布朗大學的麥克・克斯特利茲（J. Michael Kosterlitz）共享此殊榮。他們的研究為人類理解物質的奧秘帶來突破性的發展，也為新穎材料的研發開創了新的前景。

大衛・索勒斯、鄧肯・哈爾丹及麥克・克斯特利茲使用了先進的數學方法，來解釋物質在異常狀態（如超導體、超流體或磁性薄膜）下出現的奇異現象。相較於真實世界的三維空間（包括長、寬、高的空間），克斯特利茲與索勒斯研究二維平面世界里發生的現象，即在物體的表面，或是極薄的介面上所出現的現象。而哈爾丹則研究極為纖細的、甚至可以視為一維空間的線狀物質。

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包絡；包封 (Envelope)
國立臺灣大學物理學系 曾奕晴

包絡是甚麼?

Envelope 這個單字的中文語意為信封，而我們在物理學上用的 Envelope 和這個中文解釋有相似之處，都是把「物質限制在一個範圍內」的表示，在物理學及工程上包絡的定義為，一條可以描繪出波傳遞極值的圓滑曲線，如圖一所示。當有一道波在空間中傳遞時，我們分別將它的波峰和波谷連成兩條圓滑的曲線，它們的名稱分別就是上部包絡 (upper envelope) 以及下部包絡 (lower envelope)。 Continue reading →

以太 (Ether)
國立臺灣大學物理學系 陳昱璟

以太 (ether) 一詞源自古希臘時期，古希臘人使用 ether 泛指大氣或天空，而古希臘哲學家亞里斯多德所提出的五大元素中，以太為構成天球和天體（恆星和行星）的神聖物質，是五大元素的其中之一。後來，以太這個概念並未消失，反而影響後來的科學家，到了十九世紀，科學家發現光是一種電磁波，而生活中的的波大多需要介質，如聲波需要藉由空氣傳遞，水波需要藉由水來傳遞，因而設想宇宙間充滿著「以太」的物質，而光即是藉由以太來傳播。 Continue reading →

藍移；藍位移 (Blue Shift)
國立臺灣大學物理學系碩士班 蔡亦涵

藍移 (blue shift) 是什麼？在回答這個問題之前，我們先想想一個生活中的情境：當你走在路上，遠遠聽到救護車響著急促的警笛，接著從你旁邊疾駛而過，是否注意到警笛聲音的變化了呢？除了聲音大小聲有變化之外，音調的高低似乎也不一樣 Continue reading →

漫反射 (Diffuse Reflection)
國立臺灣大學物理學系 簡嘉泓

光的漫反射

當一束平行的入射光線射到凹凸不平的粗糙表面時，由於每條入射光皆遵守反射定律，表面會把光線向著四面八方反射（如下圖一），所以入射線雖然互相平行，由於各點的法線方向不一致，造成反射光線無規則地反射，這種反射稱之為「漫反射」或「漫射」，反射的光則稱為漫射光。 Continue reading →