東北大学と高エネルギー加速器研究機構は，量子井戸間の共鳴トンネル効果を利用した新しい原理で動作するモットトランジスタを開発した（ニュースリリース）。

モット絶縁体における電気を流さない「電子固体」と電気を流す「電子液体」間の電子相転移（モット転移）を利用してOn/Offを切り替えるモットトランジスタが盛んに研究されている。

絶縁体と金属の相転移を用いるために，転移前後で電流を極めて大きく変化させることができ，消費電力の低いトランジスタの実現に加えて，従来のトランジスタに比べてとても高い性能も期待されている。

このモットトランジスタにおいては，これまで電界効果型トランジスタ（FET）構造を用いた開発が行なわれてきた。しかし，モット転移を引き起こすために必要な静電キャリア数が通常の半導体FETに比べ1桁以上大きいため動作に非常に大きな電圧が必要となり，実現の障害となっている。

そこで研究グループは，酸化物二重量子井戸構造を設計・作製し，量子井戸内の量子化準位間の共鳴トンネル効果を制御することで動作する新しい原理のトランジスタを提案し，その原理検証を行なった。ここでは，原子レベルで精密に酸化物量子井戸構造を作製することと，実際にモット転移を可視化することが鍵となった。

研究グループは，レーザー分子線エピタキシ装置と角度分解光電子分光装置からなる複合装置を用いて，モット絶縁体状態にある量子井戸層（QW1：モット転移量子井戸層）/バリア層/金属量子井戸層（QW2）からなる酸化物二重量子井戸構造を作製し，高輝度放射光を用いてその量子化状態を可視化した。

その結果，モット転移量子井戸と金属量子井戸との間の共鳴トンネル効果によって，モット転移量子井戸層に金属・絶縁体転移が誘起されることを見いだした。さらに，詳細な理論計算により，このモット転移が，エネルギー的に近い量子化状態同士の共鳴トンネル効果により引き起こされていることを確かめた。

この結果は，二重量子井戸構造における共鳴トンネル現象を制御することで，モット転移を利用したトランジスタ動作が実現できることを示すもの。

この共鳴トンネル効果型モットトランジスタは，モット転移を利用することからOn/Off比が高いという利点に加えて，①量子化準位差（数100mV程度）のわずかな電圧印加により動作する，②量子化準位を利用するため設計の自由度が高い，③キャリア蓄積が不要のため高速に動作する，などの利点をもつ。

また，酸化物ナノ構造による強相関電子の波動関数・量子化状態制御を可能にしことから，今後の量子物性研究にも貢献するものとしている。