東京大学の研究グループは，半導体に円偏光とバイアス電場を同時に与えた時に生じる起電力の正体を調べる実験及び解析手法を開発し，その有効性を理論的に実証した（ニュースリリース）。

通常，半導体に光を照射すると電子と正孔が励起され，バイアス電場によって方向性のある光起電力が生じる。ここで円偏光を用いると，電場と直交する方向にも起電力が現れ，これは時間反転対称性の破れによる「光誘起異常Hall効果」として理解されてきました。しかし，さらに研究が進む中で，この効果と共に「電場誘起円偏光ガルバノ効果」という別の起電力も同時に現れることが明らかになってきた。

これは光励起された電子と正孔の運動量の偏りに由来するもので，バイアス電場が空間反転対称性を破ったことで実効的な2次の非線形応答による光電流が生じていると理解できる。

ディラック電子系のようなシンプルなエネルギーバンド構造を持つ物質では，「光誘起異常Hall効果」と「電場誘起円偏光ガルバノ効果」は起電力の符号の違いで見分けられることがわかってきたが，より一般的な物質ではどのように区別されるのか，2つの起電力がそれぞれどのような性質を持つのかなど不明な点が多く残されていた。

研究では，一般的なバンド構造を持つ半導体GaAs（ヒ化ガリウム）を対象に，これらの2つの効果を明確に区別するための実験を実施。テラヘルツパルスをバイアス電場として用い，近赤外円偏光パルスと組み合わせて得られる信号を精密に測定・シミュレーションした結果，弱い励起では「光誘起逆スピンHall効果」が，強い励起では「電場誘起円偏光ガルバノ効果」が支配的であることを解明した。

それぞれの効果が円偏光の光子エネルギーに対してどのように変化するのかを調べたところ，「光誘起逆スピンHall効果」は，光子エネルギーがバンドギャップと等しい時に最大になることがわかった。これは，重い正孔と軽い正孔の縮退点においてBerry曲率が無限大に発散するというトポロジカルな性質に由来しているという。

一方で，「電場誘起円偏光ガルバノ効果」の方は、光子エネルギーがバンドギャップより僅かに高い時に非常に強く生じることが分かった。バンドギャップ付近ではキャリアの状態密度も小さく，さらに運動量も小さいが，詳細な理論計算により，軽い正孔，重い正孔，伝導帯との間の3つの準位間で共鳴する3次の非線形光学応答の結果として理論と一致した。

研究グループは，光とバイアス電場が物質に与えられているときに生じる複雑な現象を紐解くための指針を与える重要な成果だとしている。