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이화학연구소(RIKEN) 창발물성과학연구센터(CEMS) 강상관계면연구그룹 등의 공동 연구그룹이, 강유전체를 포함한, 공간 반전 대칭성이 파괴된 물질에 빛을 조사(照射)했을 때 발생하는 광전류가, 결정 중의 격자 결함 및 격자 진동에 의한 산란을 받기 어려운‘토폴로지컬(topological) 전류’로서의 성질을 갖는다는 것을 규명함. 연구진은 강유전성과 반도체 특성을 겸비한 요오드화황(SbSI)에서 결정 중의 격자 결함과 광전류의 관계를 조사한 결과, 시료에 전기장을 가해 발생하는 일반적인 전류는 결함 밀도의 크기에 강하게 의존하는 반면, 빛을 조사하여 제로 전기장에서 발생하는 전류는 결함 밀도의 차이의 영향을 거의 받지 않는다는 것을 확인함. 이 결함에 대한 높은 내성은 발생된 광전류가 양자 위상에 구동되는 토폴로지컬 전류임을 시사함. 본 연구 성과는 에너지 낭비가 적은 광전류의 발생 메커니즘을 이용하는 고효율 태양전지와 고감도 광 검출기 연구 개발에 공헌할 것으로 기대됨.

본 연구 성과는 ‘Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America’ (“Defect tolerant zero-bias topological photocurrent in a ferroelectric semiconductor”) 지에 게재됨.