清华大学证实晶面效应理论，发现半导体不同压电性及磁性

清华大学表示，化学系教授黄暄益团队发表“晶面效应”理论，以研究证实即使采用同样化学元素制成的晶体，只要形状不同，就会因晶体表面薄层和内部晶格排列的差异，产生不一样的电性、光学性质及光催化活性。这项研究成果登上顶尖期刊《Small》，可望启发下一世代半导体研究的创新突破。

清大指出，学界过去认为相同晶体的导电度、光学性质等各项理化性质应该都是一样的，但黄暄益多年前就发现，氧化亚铜八面晶体最导电，其次是立方晶体，菱形十二面晶体则完全不导电;此外，氧化亚铜菱形十二面晶体的光催化活性最佳，其次是八面晶体，立方晶体则不具光催化活性，且不同形状晶体呈现的颜色也不一样。而许多研究者面对这些差异，并未进一步探究这个现象，但这反而激起了黄暄益的好奇心，希望能以实验数据证实这奇特的晶面效应。

黄暄益表示，假设晶体表面有一薄层，因原子位置的极小差异，使得表层的晶格排列方式与内部晶格出现变化，因而造成不同的电荷移动、光吸收效果。黄暄益比喻，“就如同生鱼片表面用火焰微烤一下，外观貌似相同，但香味及口感就会产生变化。”

为证实这项假设，黄暄益团队使用国家同步辐射中心的高解析度 X 光照射晶体，并以高解析电子显微镜进行观测，果然发现八面晶体、立方晶体、菱形十二面晶体上的晶格排列都不一致，证实了“晶面效应”理论。依此理论，半导体也会产生不同的压电性及磁性。

光子源高解析粉末绕射实验站的光源强、光束直且不易发散，因此实验准确度很高。取氧化亚铜纳米晶体粉末，填充在只有直径 0.3mm 的毛细管中，并用 X光 照射曝光，发现图上有两个绕射峰，显示晶体表面跟内部确有两种不同的晶格排列方式。

黄暄益认为，了解晶面效应产生的机制，能让未来的半导体材料应用更广泛，例如利用晶面控制电荷转移，或挑选适当的晶面组合制成电晶体。黄暄益感谢国家同步辐射研究中心的技术支援，让他坚信多年的假设终于得到证实。