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蔡炎熾教授

 

蔡炎熾 (Yan-Chr Tsai)   
教授


美國羅徹斯特大學物理博士
研究領域:凝體理論、統計物理
研究室:物理館Room 418
電話:05-2720411 轉 66303
傳真:05-2720587

E-mail:yctsai@ccu.edu.tw

YCTsai

 [ 個人網站 ]            [ 研究成果 ]

經歷:
國立中正大學物理系 教授  ( 2010~ )

國立中正大學物理系 副教授  ( 2003~2010 )
國立中正大學物理系 助理教授  ( 1998~2003 )
中央研究院物理所博士後研究員 ( 1995~1998 )
賓州大學物理系博士後研究員 ( 1994~1995 )

 

研究:
(1) 海森堡自旋鏈系:
最近實驗室中發現的材料Sr2Cu3O4Cl2、Sr2CuO2Cl2,或La2CuO4可能含有Cu-O-O-Cu super exchange的自旋交換積分。而導致銅-銅之間,除了有最近鄰作用外,還有次近鄰自旋交換作用。為研此一Sr2Cu3O4Cl2自旋梯形材料(Spin-ladder),將其作用量寫成所謂Nonlinear σ-model,可直接計算其自旋波之速度。希望對於此一強關聯系統的電子自旋特性有所了解。
 

(2) 表面成長之動力研究:當一晶體表面成長時,在高溫時會長的比較粗糙,而低溫時會呈現平滑現象是所謂roughening transition ,當其成長的基板有缺陷,或是晶格有排列不一致時,根據理論分析,其低溫時並不會呈現平滑,而是比高溫時更粗糙,此稱為super-roughening transition,使用動力重整化群的計算技術,可分析其在不同相時之動力行為。同時此一模型亦可描述超導薄膜中vortex glass之動力行為。
 

(3) 雙層之分數量子霍爾效應:使用hopping expansion方法,分析計算雙層分數量子霍爾效應的Chern-Simon場論,結果發現粒子一通量分離相變存在。而且同層的電子相互作用有強化關聯之特性,而不同層之電子相互作用則無。
 

(4) 古典粒子在無序介質之擴散:經由重整化群之技術分析,粒子在無序介質運動,及其擴散方程之係數亦為無序,而在annealed 的近似下,以及大尺度發現擴散係數分布趨向於一反高斯的分布(inverse Gaussian distribution)。而其擴散行為是次擴散的(sub diffusive)。
 

(5) 薄膜表面原子團(cluster)的二維-三維形狀相變:近年來,由於製作量子點(quantum dots)之技術在電子學應用上具有相當潛力,而引起廣泛的研究。其中有一種方法是讓原子同調的(coherent)生長在晶格常數相異的基板上(substrate)。選擇適當的材料,如Ge/Si、InAs/GaAs,及長晶條件,如溫度、成長速率….等,即可在異質薄膜上得到量子點。


對於上述製作量子點的方法其背後的物理成因,可以從線性彈性理論的觀點來理解。由於異質薄膜的原子必須順著基板的晶格常數來生長,薄膜會有某種程度的應變(strain),也因此薄膜原子之間會存在有應力(stress)。而這種應力便造成原子間的彈性作用能。根據Tersoff等人的計算,這個能量和原子在平面上距離的三次方成反比。


從許多實驗的結果可以看出以同調成長方法形成的量子點,多成金字塔(pyramid)或茅草屋(hut)的形狀。我們可以用Tersoff的公式計算原子團形成三維結構時的彈性能,加上表面能、界面能以得到三維結構的自由能。再以同樣的方法計算該原子團形成二維單層薄膜之自由能,兩者互相比較,以能量較低者為穩定的結構。


初步的計算,發現小的原子團會形成二維單層薄膜,當原子團的原子數逐漸增加到超過某一臨界值Vc時,原子團便會形變到三維的島結構(island)。進一步的分析顯示,當基板上如果有其他原子團存在時,團與團之間的排斥力(在距離固定的情形下),將會使Vc增大,同時也會從側面壓縮金字塔而形成茅草屋。基本上,目前彈性理論的計算能夠定性的了解二維-三維形變的機制,以及影響的因素。但在定量分析上,仍需要許多工作來改善。

 

教學:
  112 學年度第 1 學期
  1. 熱統計物理學 Thermal and Statistical Physics

  2. 凝態物理 Condensed Matter Physics

  3. 高等物理數學 Advanced Mathematical Physics


 

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