原子層デバイス (Atomic layer devices)

通常の3次元系と異なり、次元が低くなると、特異な現象が現れます。このような系は「低次元系」と呼ばれ、物性物理の分野では古くから研究されてきました。これまで低次元系を実現できる系として、主に半導体ヘテロ接合を用いた2次元系、さらにゲート電極などで狭さく化した1次元系などが研究されてきました。21世紀に入って、2次元グラファイト（グラフェン）が発見されて以来、グラファイトのように劈開性のある結晶を機械的に剥離することで、理想的な2次元系を比較的簡便に得られるようになりました。当研究室では、超伝導や磁性などの特性を示す結晶を、グラフェンと同様に原子レベルまで薄くしたデバイスに加工して、原子層デバイス特有の物性を観測します。その一例として以下のような論文が挙げられます。また一部の論文については、プレスリリースをご参考ください。

参考文献

• Observation of two-level critical-state in the van-der-Waals superconductor Pt(Bi_1-xSe_x)₂
  Y. Samukawa, M. Maeda, N. Jiang*, R. Nakamura, M. Watanabe, K. Takaki, Y. Moriyasu, T. Ikushima, T. Kida, M. Hagiwara, T. Nakamura, Y. Okada, K. Kudo, and Y. Niimi,
  Physical Review B 111, 064506 (2025).
• Magnetotransport properties in van der Waals RTe₃ (R = La, Ce, Tb)
  T. Higashihara, R. Asama, R. Nakamura, M. Watanabe, N. Tomoda, T. J. Hasiweder, Y. Fujisawa, Y. Okada, T. Iwasaki, K. Watanabe, T. Taniguchi, N. Jiang*, and Y. Niimi,
  Physical Review B 109, 134404 (2024). Selected as Editors’ suggestion.
• Enhancement of spin–flop-induced magnetic hysteresis in van der Waals magnet (Fe_1-xCo_x)₅GeTe₂
  T. Ohta*, K. Kurokawa, N. Jiang, K. Yamagami, Y. Okada, and Y. Niimi*,
  Applied Physics Letters 122, 152402 (2023). Selected as Featured article.
•  原子層デバイスの魅力　～ナノスケール物理の舞台として～
  新見康洋，
  生産と技術 74, 76 (2022).
• Thickness-induced crossover from strong to weak collective pinning in exfoliated FeTe_0.6Se_0.4 thin films at 1 T
  R. Nakamura, M. Tokuda, M. Watanabe, M. Nakajima, K. Kobayashi, and Y. Niimi*,
  Physical Review B 104, 165412 (2021).
• Negative resistance state in superconducting NbSe₂ induced by surface acoustic waves
  M. Yokoi, S. Fujiwara, T. Kawamura, T. Arakawa, K. Aoyama, H. Fukuyama, K. Kobayashi, and Y. Niimi*,
  Science Advances 6, eaba1377 (2020). プレスリリース
• Quantum oscillations with magnetic hysteresis observed in CeTe₃ thin films
  M. Watanabe, S.-H. Lee, T. Asano, T. Ibe, M. Tokuda, H. Taniguchi, D. Ueta, Y. Okada, K. Kobayashi, and Y. Niimi*,
  Applied Physics Letters 117, 072403 (2020).
• Electrical contacts to thin layers of Bi₂Sr₂CaCu₂O₈+δ
  S. Suzuki, H. Taniguchi, T. Kawakami, M. Cosset-Cheneau, T. Arakawa, S. Miyasaka, S. Tajima, Y. Niimi*, and K. Kobayashi,
  Applied Physics Express 11, 053201 (2018).