理學院
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學院概況
理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。
特色理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。
理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。
在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。
在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。
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Item 稀土鐵石榴石與鈣鈦礦奈米材料之結構、磁性和應用(2023) 劉仕渝; Liu, Shi-Yu鈣鈦礦和稀土石榴(REIG)薄膜具有優異的光學和磁光特性。因此,將這兩種材料結合在一起可以創造出具有可調控光學和磁性性能的異質結構,並應用於光學通信、光學記憶和磁光元件等領域。在本研究中,我們將深入探討鈣鈦礦和REIG薄膜各自的潛在價值。近年來,一些研究表明使用稀土元素(RE)元素代替釔(Y)來調節石榴石薄膜的應變誘導磁異向性。REIG薄膜(~100 nm)藉由脈衝雷射沉積法製備於(111)取向的釔鋁石榴石(YAG)基板上。釤、钬和釔鐵石榴石(SmIG, HoIG, and YIG)具有垂直於膜面的壓縮應變,而鉺和铥鐵石榴石(ErIG and TmIG)具有弱的拉伸應變。由於負磁致伸縮常數,因此SmIG和HoIG薄膜表現出相對強的垂直磁異向性(PMA)。隨著技術的發展,對高存儲容量和快訪問速度的需求不斷增加。因此我們選擇對擁有相對強PMA的SmIG薄膜進一步研究。藉由降低SmIG薄膜厚度,可使其具有更強的壓縮應變,進而獲得更強的PMA。相比之下,YIG在30-120奈米區間仍展現水平磁異向性(IMA)。這一發現表明磁性能受Y:Sm比的顯著影響。隨後,我們製備了一系列不同厚度、Sm摻雜濃度的SmYIG薄膜。振動樣品磁力計揭露隨著厚度的遞減和Sm摻雜濃度的增加,可使SmYIG薄膜具有較強的PMA。此外,我們展示了在不同Sm摻雜濃度下,SmYIG薄膜的臨界厚度。為基於REIG薄膜的高密度磁信息存儲鋪平道路。YIG與反鐵磁材料的結合因其在自旋泵等應用中的潛力而備受關注。因此,我們於YIG薄膜上沉積氧化鈷(CoOx)薄膜以研究介面效應。由於CoOx薄膜於高溫缺氧環境下製備,所以其表面區域由純CoO組成,界面區域則為CoO和Co的混合物。CoOx/YIG薄膜不僅表現出低溫下由CoO提供的磁耦合,還表現出由鐵磁Co提供室溫負交換偏置(RT-NEB)。與CoOx/YIG薄膜相比,我們於YIG薄膜上製造了進一步氧化的CoO薄膜,並觀察到室溫正交換偏置(RT-PEB)。RT-PEB隨著外加磁化場增加而增加,並在外加磁化場為500 Oe時飽和。隨著溫度降低,PEB 逐漸轉變為 NEB。這些結果清楚地表明 CoO/YIG 雙層系統中PEB和NEB共存,而PEB歸因於CoO界面自旋的反平行耦合,而NEB歸因於AFM-FM耦合。有機-無機鈣鈦礦(MAPbBr3)/鐵磁異質結構在光控自旋電子元件中已被廣泛探討。然而使用金屬鐵磁層作為底部電極仍然是一個挑戰。因此,我們提出插入氧化鋁(AlOx)或石墨烯(Gr)層的超薄異質界面來改善均勻性。通過原子力顯微鏡和掃描電子顯微鏡,我們觀察到MAPbBr3層成功地形成了緻密的連續薄膜。此外,AlO¬x或Gr層的存在可以有效地防止鈣鈦礦和鐵磁金屬薄膜之間的氧化和界面擴散。然而,MAPbBr3層在環境下很容易受溫度、濕度、氧氣濃度影響而分解。因此,我們製備了全無機銫鉛溴化物鈣鈦礦量子點(CsPbBr3 QDs)來替代鐵磁層上方的 MAPbBr3,並研究了藍光雷射對磁性的影響。隨著雷射照射時間的增加,CsPbBr3 QDs的表面形貌和特徵尺寸發生了顯著變化並逐漸演變,引發了一系列氧化還原和界面擴散過程,特別是在 CsPbBr3 QDs/Co異質結構的界面處。這些結果開啟了鈣鈦礦/鐵磁異質結構在自旋電子學應用研究。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 量產型石墨烯作為紫外光發光二極體透明電流擴散層(2022) 陳又綺; Chen, You-Ci本研究以鎳金屬為催化劑,以電漿輔助式化學氣相沉積(Plasma-enhanced Chemical Vapor Deposition;PECVD)於基板上生長石墨烯薄膜作為透明電流擴散層。為於目標基板與石墨烯透明電流擴散層之間形成類歐姆接觸,本研究使用原子層化學氣相沉積(ALCVD)於目標氮化鎵基板表面沉積氧化鎳薄膜作為緩衝層,並對兩者進行熱退火合金化,以降低功函數差異造成之能障,藉優化參數實現低接觸電阻、高 UV 穿透之透明電流擴散層。以圓形傳輸線量測(CTLM),檢視各製程參數對石墨烯透明電流擴散層與紫外光發光二極體表層之 p 型氮化鎵介面特性之影響。最終藉加入氧化鎳緩衝層,使介面間自蕭特基接觸轉為類歐姆接觸。達成具低特徵接觸電阻與類歐姆接觸之介面特性之大面積高品質石墨烯作為紫外光發光二極體透明電流擴散層之應用。Item 石墨烯作為深紫外發光二極體透明電流擴散層之應用—石墨烯/氧化鎳/氮化鎵磊晶介面研究(2022) 王晏承; Wang, Yan-Cheng石墨烯(Graphene)為一種全為碳原子所組成之層狀結構體,並且每一個碳原子皆為sp2混成(sp2 Hybridization),最終形成六角形蜂巢狀晶格結構。其諸多特性皆使學界與業界引起了極大興趣,如單原子層之厚度、零能隙、高熱力穩定性、高機械性能、極高之載子遷移率,以及於各光波長下皆有高穿透度,使得其做為深紫外光(UVC)發光二極體之透明電流擴散層(Transparent Conductive Film)眾多材料中之佼佼者。然而,石墨烯作為透明電流擴散層仍有幾項缺陷尚須克服,首先其功函數值遠小於p摻雜之氮化鎵(p-GaN),使得兩材料無法僅靠熱退火擴散製程消除電洞傳輸時之能障。再者,較難以大面積直接生長石墨烯,過去常以轉印之方式製備,但此方法除無法量產外,轉印期間也容易使石墨烯產生污染與皺摺。為解決上述問題,本研究使用原子層氣相沉積法(Atomic Layer Deposition ; ALD),於石墨烯與p摻雜氮化鎵層之間,生長功函數介於兩材料之間之氧化鎳作為緩衝層,以改善內建電位(Vbi)之大小,進而使得蕭特基能障(Schottky Barrier)降低,使元件特性由整流特徵轉變為電阻特徵。此外,本實驗使用鎳金屬作為催化劑,並藉由電漿輔助式化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition ; PECVD)直接於深紫外光磊晶基板上生長大面積石墨烯薄膜,該工藝可有效降低製程溫度,亦將轉印之製程消除,使量產目標之可能性增加。透過紫外光電子能譜(UPS)確認功函數之改善。並使用穿透式電子顯微鏡進行選區電子衍射(Selected Area Electron Diffraction ; SAED)測得石墨烯之層距為0.334 nm,其數值與理論值相符。經NiO緩衝層參數改善後介面電性由蕭特基接觸轉變為歐姆接觸,且其特徵接觸電阻ρ_c亦降低至2.6×10^(-5) (Ω-cm2),因此將石墨烯及緩衝層作為深紫外光發光二極體之透明電流層具相當潛力。Item 鐵鈀合金在石墨烯上的表面形貌與磁性(2022) 尹浚翰; Yin, Chun-Han近年來石墨烯由於其較長的自旋散射距離,成為自旋電子學中備受關注的二維材料之一,為了解決CVD製成的大範圍單層石墨烯,因電極與石墨烯間的接觸電阻,使得其傳輸自旋電子流的效果不佳,因此如何提高自旋電子注入效率成為主要研究目標。較佳的做法為使用磁性材料當作電極,磁化後並注入電流以提高自旋電子注入效率。本研究著重於了解鐵鈀合金在石墨烯上的磁性表現與表面形貌,作為往後工業應用上的基礎。本研究使用原子力顯微鏡的接觸模式,清理轉印過後石墨烯上的殘留顆粒,發現鐵鈀合金在清理過後的石墨烯上表面粗糙度僅有些微下降,而矯頑場上升約5 Oe。此外在分析不同厚度的鐵鈀合金在石墨烯上的表面形貌及磁性表現後,發現在厚度較低時鐵鈀合金的成長模式對於基板材料相當敏感,而當鐵鈀合金厚度為8 nm時表現趨於穩定。根據以上結果進一步製作元件以量測其磁阻,發現石墨烯對於鐵鈀合金的磁阻表現也有相當程度的影響,其磁阻變化率下降10倍。這些結果將有助於未來對於石墨烯和磁性材料異質結構的研究發展。Item 兩性共聚物: 合成與應用(2022) 劉幸怡; Liu, Xin-Yi本論文研究分為三個主體,這三個主題分別為共聚物分散劑合成應用於氧化石墨烯與環氧樹脂複合材料熱傳性、兩性離子分散劑的合成及應用於砂漿中氧化石墨烯的分散、兩性離子水膠/矽藻土複合材料的合成及應用於砂漿中。第一個主題為合成一種共聚物Poly (GMA-co-Eu),選用甲基丙烯酸缩水甘油酯(Glycidyl methacrylate)和烯丙基甲氧基苯酚(Eugenol)為單體,偶氮二異丁腈(AIBN)為起始劑,經自由基反應利用不同單體比例和起始劑濃度聚合成共聚物分散劑P(GMA/Eu)。經由FTIR及NMR光譜分析確認其化學結構。利用Hummers法將石墨烯氧化成氧化石墨烯,並經由FTIR和RAMAN光譜確認。接著探討溶劑、共聚物添加量等對於氧化石墨烯/環氧樹脂(GO/Epoxy)複合材料的熱傳性影響影響。利用SEM觀察氧化石墨烯在環氧樹脂裡的分散性。比較添加不同PGE和PVP,TX100對於氧化石墨烯/環氧樹脂複合材料的熱傳性。實驗結果顯示利用Hummers法將石墨烯氧化成氧化石墨烯,並經由FTIR和Raman光譜確認。在合成的5個PGE中,以PGE3 (GMA/Eu=2, Mn=6.7×103)對GO的分散效果最好。在含6% PGE、10wt% GOA的GO/Epoxy複合材料K值為3.32 W/mK,相較於沒有添加分散劑含10wt% GOA的複合材料K值(=2.62 W/mK)提升了26%;在含6% PGE、20wt% GOA的GO/Epoxy複合材料K值為5.02 W/mK,相較於沒有添加分散劑含20wt% GOA的複合材料K值(=2.93 W/mK)提升了71%。添加PVP和TX100,也能促進GO的分散而提升所得GO/Epoxy複合材料的K值。添加相同劑量的5個PGE PGE所得的複合材料的K值都高於添加PVP者,顯示PGE對GO的分散效果優於PVP。第二個主題為合成一種兩性離子型羧酸型共聚物:丙烯醯胺-(1-(4-(3-((羧甲基)二甲基氨基)丙基氨基)-4-氧代丁-2-烯酸二鈉)) Poly(AM-co-CDP) (PAC),首先使用馬來酸酐和N,N-二甲基-1,3-丙二胺,及氯醋酸鈉反應得到單體1-(4-(3-((羧甲基)二甲基氨基)丙基氨基)-4-氧代丁-2-烯酸二鈉)(CDP),硫酸銨(APS)為起始劑,與丙烯醯胺(AM)經由自由基聚合反應合成得到兩性離子型共聚物Poly(AM-co-CDP)。使用FTIR和1H-NMR光譜鑑定其結構,利用GPC測定其分子量,將PAC加入含氧化石墨烯的人工孔隙溶液中,透過沉降體積、粒徑分布、界達電位與黏度實驗,探討PAC對於人工孔隙溶液中GO的分散效果。將PAC/GO添加在水泥砂漿中,測試砂漿試體的抗壓強度與抗彎強度並與商用氧化石墨烯GOB和商用分散劑PC比較。實驗結果顯示: 經由沉降體積、粒徑分布、界達電位和黏度實驗觀察,隨著PAC添加量的增加,GO人工孔隙溶液的黏度漸減,溶液中GO沉降速率減緩、GO粒徑變小、GO界達電位的負值變大,顯示此共聚物確實能促進GO的分散。在合成的PAC中以PAC23(AM/CDP=4, Mn=2.1×104)的表現最佳。相較於商用型羧酸分散劑PC,PAC有更佳的GO分散效果。隨著PAC添加量的增加,含GO的砂漿抗壓/抗彎強度亦增。添加10wt% PAC23、0.05 wt% GOA的28天齡期砂漿試體,有最大的抗壓和抗彎強度、分別為37.2 MPa和7.5 MPa,比未添加氧化石墨烯或分散劑的對照組試體提升了32.3%和111%。相較於PC,PAC更能提升砂漿的機械性質。在合成的數種PAC中以PAC23(AM/CDP=4, Mn=2.1×104)的表現最佳。第三個主題為製備兩種兩性離子型的吸水性水膠,使用丙烯醯胺、disodium 1-(4-(3-((carboxylatomethyl)dimethylammonio) propylamino)-4-oxobut-2-enoate)( 1-(4-(3-(((羧甲基)二甲基銨)丙基氨基)-4-氧代丁-2-烯酸酯)二鈉)) (CDP)和矽藻土為單體,製備PAC和PACD兩種兩性離子型的吸水性水膠,使用FTIR作結構鑑定,探討單體比例、起始劑或交聯劑劑量和矽藻土含量對於水膠在各種水溶液下吸水率的影響。實驗評估將PACD複合水膠加到水泥砂漿中,作為自養護劑是否合宜,探討水膠和矽藻土量,對於水泥漿中對於水泥砂漿壓強度、內部濕度、乾縮量的影響。實驗結果顯示,PACD複合水膠,當AM/CDP= 4,APS=0.5 mle%,MBA=0.5 mole%,矽藻土15 wt%時的反應條件下,在純水中和孔隙溶液中的最大吸水率分別為362.4 g/g和115.4 g/g。添加矽藻土水膠的砂漿試體的內部濕度高於未添加矽藻土水膠的砂漿試體,後者則高於未添加水膠的砂漿試體。砂漿試體的內部濕度隨著添加的PACD水膠所含DE比例增加呈現先上升、達最大值後再下降的趨勢,其中以添加15 wt%DE的PACD3水膠的砂漿試體內部濕度為最高,其內部濕度到第22天方開始從100%往下降,到第28天的內部濕度仍有78.6%。添加矽藻土的砂漿試體的抗壓強度高於未添加矽藻土的砂漿試體,後者則高於未添加水膠的砂漿試體。砂漿試體的抗壓強度隨著添加的PACD複合水膠所含DE比例增加呈現先上升、達最大值後再下降的趨勢,其中以添加15 wt%DE的PACD3水膠的MD23砂漿試體抗壓強度為最高,在28天齡期的抗壓強度為39.8MPa,比未添加矽藻土的的PAC水膠的試體抗壓強度(34.5 MPa)提升了15%;比無添加水膠的試體抗壓強度(33.1 MPa)提升了20%。添加矽藻土的砂漿試體的乾縮量低於未添加矽藻土的砂漿試體,後者則低於未添加水膠的砂漿試體。砂漿試體的乾縮量隨著添加的PACD水膠所含DE比例增加呈現先下降、達最低值後再上升的趨勢,其中以添加15 wt%DE的PACD3水膠的砂漿試體乾縮量為最低。Item 超薄二維碲化亞銅/石墨烯之生長與其自發電應力感測之應用(2022) 姚松甫; Yao, Song-Fu人類科技日新月異,卻也加劇了對石化燃料的依賴,發展出環境友善的綠色能源勢在必行。碲化亞銅是一種極具展望的熱電材料,但是關於二維碲化亞銅的文獻仍為數不多。在此,我們利用固態化學反應生長碲化亞銅薄膜於石墨烯上,石墨烯作為凡得瓦外延生長的模板以及擴散阻擋層,最終展現出優異的熱電與機電性能。上述材料特性可以達成自發電應力感測器,藉由橫向的溫度差異產生電能,提供快速且耐用的應力感測,有希望成為攜帶式的自主健康檢測器,為生活帶來諸多便利性,展現了二維碲化亞銅與石墨烯異質結構的潛力。Item 鈣鈦礦與磁性金屬、二硫化鉬之介面特性分析(2022) 林子恩; Lin, Zih-En鈣鈦礦為新興太陽能電池材料,並且近年已有許多研究報導其光電性質[1,2],但少有提及表面形貌。在先前研究中我們發現鈣鈦礦MAPbBr3無法在鐵鈀合金表面形成均勻且連續的薄膜,會呈現奈米柱狀結構並且有裸露的合金金屬層[9]。在本實驗中,我們發現以石墨烯層插層於鈣鈦礦與鐵磁層之間可使鈣鈦礦形成均勻連續薄膜。由原子力顯微鏡 (AFM) 剖面圖可觀察到:在鐵磁層表面粗糙度小於1 nm,在轉移石墨烯後約有 2 nm,在旋塗鈣鈦礦之後約有6 nm。在AFM形貌圖以及剖面圖可以看出鈣鈦礦於石墨烯上形成連續薄膜。此技術應用於元件製成可防止鈣鈦礦與金屬層的層間短路,使元件正常運作。二硫化鉬具有良好的載子遷移率,可作半導體材料,但仍有光吸收率相對不高的缺點[3]。鈣鈦礦/二硫化鉬異質結構具有較高光吸收率。但雖有許多關於鈣鈦礦/二硫化鉬結構光電性質的文章[4,5],但對於鈣鈦礦在二硫化鉬上表面形貌的研究仍然缺乏。將鈣鈦礦旋塗於二硫化鉬上之後,在AFM形貌圖仍可分辨二硫化鉬的形狀,並且可見在二硫化鉬上的鈣鈦礦較基板上的緻密。在SEM圖的分析中,在二硫化鉬上的鈣鈦礦粒徑約在20 nm,在基板上約在30 nm。旋塗鈣鈦礦會造成二硫化鉬光致發光 (PL) 峰值的猝滅,並且造成峰值紅移。依文獻報導猝滅是因為鈣鈦礦到二硫化鉬的電荷轉移,紅移是因為二硫化鉬上量子點的n型摻雜效應[4]。形狀會影響二硫化鉬PL峰值。在旋塗鈣鈦礦後,缺角三角形二硫化鉬的PL峰值較三角形位移多,在3 ~12 nm區間,三角形的位移則在3 nm以內。在旋塗鈣鈦礦之後量測鈣鈦礦PL峰值位置,缺角三角形上的鈣鈦礦PL峰值比起三角形二硫化鉬藍移3 ~ 5 nm。文獻[52]中提及鈣鈦礦顆粒大小會影響PL峰值高低,我們推測可能由於三角形與缺角三角形上鈣鈦礦顆粒大小差異而影響PL峰值,但仍需進一步實驗確認。以450 nm藍光雷射照射鈣鈦礦/二硫化鉬結構,其中二硫化鉬從單層至6層,發現二硫化鉬PL峰值幾乎沒有變化,但峰值強度有減少的現象。Item 鎳/石墨烯在條紋狀銅基板上電化學與磁特性研究(2022) 謝銘杰; Xie, Ming-Jie本實驗主要用射頻濺鍍鎳在商用石墨烯/銅基板,並利用原子力顯微鏡、磁光科爾效應儀與循環伏安法,藉以研究鎳/石墨烯結構對薄膜磁特性及電化學電位磁控制的變化。研究中發現在石墨烯上成長鎳薄膜,受到形狀異向性影響,於縱向磁化會呈現出有面上二對稱的磁化難軸與磁化易軸,並利用原子力顯微鏡發現了石墨烯/銅樣品上呈現出有規律的刻痕,而隨著鎳厚度的增加,矯頑力也隨著變大,更容易於觀察。在電化學中循環伏安法,在電化學研究中已知不同條件的樣品在化學溶液有不同的氧化還原反應,故透過循環伏安法來進行鎳/石墨烯的研究是必要的,在電化學實驗中選用20 ~ 70 nm的鎳/石墨烯/銅樣品來進行電位磁控制,在實驗中溶液為10、100 mM KCl分別加入0.1 mM HCl溶液,因此要先從中找到了氯離子的吸附、退吸附電位、鎳/銅的氧化還原電位、氫氣的反應電位,並發現溶液濃度上升會使氧化還原電位上升,其電位利用能斯特方程式計算與實驗系統數據呈現高再現性。依據循環伏安法的實驗結果,會以濃度、電位、厚度的比較來做氯離子吸附退吸附對矯頑力的影響,並且選擇了僅有氯離子的吸退附電位區間進行比較,可以從數據發現濃度改變、電位調控、氯退吸附會影響其矯頑力的變化,並且會符合其薄膜厚度Neel wall與Bloch wall的變化趨勢。Item 單層石墨烯表面的接觸起電現象:穿隧摩擦起電、摩擦化學與結構缺陷間的交互作用(2021) 黃水德; Huang, Shuei-De我們使用原子力顯微鏡(atomic force microscopy, AFM)及其衍伸技術研究了二氧化矽基板上的單層石墨烯表面的接觸摩擦起電效應。我們藉由使用施加了偏壓的原子力顯微鏡探針摩擦單層石墨烯表面,並觀察摩擦之後的石墨烯表面電位會如何隨著所加偏壓的大小、極性、環境溼度與石墨烯的結構缺陷而變化。我們發現在摩擦的過程中,探針上的電荷可以經由石墨烯的結構缺陷穿隧進入並累積在石墨烯與下層二氧化矽基板之間。我們使用克氏探針表面電位顯微鏡(Kelvin Probe Force Microscopy, KPFM)量測表面電位以監測累積電荷隨時間的改變。當我們使用+5V偏壓施加在探針上摩擦石墨烯後,摩擦與未摩擦區域表面電位差可以高達500mV,並表面電位會隨著時間逐漸降低,於3500分鐘後約穩定在150mV。然而,當我們在摩擦時使用負偏壓時,摩擦後的表面電位差會快速在500分鐘後消散到接近零,然後漸漸轉為正電位。這是因為當我們使用加了偏壓的原子力顯微鏡探針在環境條件下摩擦單層石墨烯時,其表面會產生摩擦化學反應,在石墨烯表面產生化學官能基,進而影響到摩擦後的表面電位。此外,我們也使用了氬氣電漿來處理石墨烯,以產生不同結構缺陷程度的單層石墨烯樣品。我們並發現結構缺陷愈多的石墨烯,其表面電位在摩擦後消散的愈快。我們的研究可以將石墨烯應用到新穎的奈米摩擦發電機(triboelectric nano-generators, TENG)之中。