半導体に光励起された電子と正孔の集団は、その温度・密度に応じて多様な状態を示し、量子多体効果を研究する理想的な舞台となります。例えば、高温や高密度では電子と正孔はバラバラに自由に動き回るプラズマ状態となりますが、低温ではクーロン引力によって一対の電子と正孔が束縛した励起子が形成されます。さらに極低温領域では、励起子のボース・アインシュタイン凝縮や電子正孔BCS状態といった量子凝縮相が発現すると考えられています。これら状態の移り変わりの中でも、電子正孔密度の変化による励起子相とプラズマ相の移り変わりは励起子モット転移と呼ばれますが、励起子は絶縁的、電子正孔プラズマは金属的であるため、これは純粋なクーロン相互作用の変化によって起こる絶縁体-金属相転移であると言えます。この非常に基礎的な問題は実験・理論両面から長く研究されてきましたが、モット転移が”どのように起こるのか”はよく理解されていませんでした。例えば、密度の増加とともに励起子がだんだんイオン化していき、プラズマ相へ連続的に移り変わっていくのでしょうか？言い換えると、相境界領域での電子状態の性質が未解明であったということです。