低温工学・超電導学会 関西支部 50 周年記念によせて大阪公立大学
低温工学・超電導学会 関西支部 50 周年おめで大学院工学研究科宍戸寛明くことができました．

とうございます．また，50 周年記念誌に拙文を寄稿する機会をいただき，関係諸士に深く感謝いたします．
2012 年，大阪府立大学(当時)に助教として赴任
して 2 年目だった私は第 11 回低温工学・超伝導若手合同講演会にて信貴賞をいただきました．当時の予稿集を見返してみますと発表タイトルは「MBE 法による MgB 2 薄膜の成膜」とあります．
MgB2 は 2001 年に青山学院大学の秋光研究室で発見された超伝導体で高い超伝導転移温度 Tc=39K を示すことで社会的にも大きな話題となりました 1) ．当時修士 2 年生だった私は NHK の番組で紹介された秋光研究室の映像に映った膨大な数の電図1

気炉に目を丸くしたのを鮮明に覚えています．全

c 軸配向 MgB 2 膜の電気抵抗率力で新規超伝導体の開発に取り組んでいる研究室

その後もどうにか MgB2 のエピタキシャル膜をは違う，と思いました．その後の 10 年近くは MgB2得られないものか思案を続けました．基板を変更の研究に携わることなく過ごしてきたのですが，してみることも試しましたが，やはりうまくいき大阪府立大学に着任したのを機に MgB2 の成膜にません．その時にふと思いついたアイデアは何ら取り組みはじめました．

かのバッファ層の上に製膜すればよいのではない

MgB2 の成膜では Mg の蒸気圧が高いために，せか，ということでした．

っかく蒸着した Mg が基板上からどんどん再蒸発

Mg の結晶構造を調べてみると大変都合が良いしてしまいます．それを補うために化学量論比よことに MgB2 と同じ六方晶です．早速 Mg だけをりはるかに多い比率で Mg を蒸着してやる必要が製膜してみると，室温できれいにエピタキシャルあります．また Mg と B を反応させて MgB2 に化

成長 しま し た． これ はい けそ う， と いう ことで合させるには，ある程度の高温が必要です．そこMg エピタキシャル膜上に MgB2 を製膜してみる

で基板の温度と B に対する Mg の蒸着レートを系と，念願かなって MgB2 エピタキシャル膜を得る

統的に振り成膜条件の最適化を行いました．

ことができました．図 2 に MgB2 と Mg の結晶構

当初の目的としては膜全体で結晶方位が揃った造と 2 層膜の概念図を示します．念のため再度文エピタキシャル膜を目指していたのですが，残念

献 を 調 べ て み ま し た が Mg を バ ッ フ ァ と し てながらエピタキシャル膜は得られず，基板の研磨

MgB2 エピタキシャル膜を製膜した例は報告され面に対して垂直方向には c 軸が揃っているが研磨ていません．ごくごく単純なアイデアですが，単面の並行方向には方位が揃っていない，c 軸配向純すぎて見落とされていたのかもしれません．こ膜として成長していました．異方性のある結晶をの 成 果 は 論 文 に ま と め る こ と が で き ま し た 2).

成膜する場合は結晶方位により成長速度が異なる
ため，1 軸配向膜が得られることは往々にして見られる現象です．きれいに乱れた(?)化合物膜を作るのは，それはそれで難しく感じます．
得られた膜の超伝導特性を明らかにするため電気抵抗率の温度依存性を測定しました．測定結果を図 1 に示します．Tc = 33.5 K 以下でゼロ抵抗を示し，超伝導特性は良好と言えます．
以上の成膜手法，構造評価，超伝導特性評価についての講演を低温工学・超伝導若手合同講演会

図2にて行い，大変ありがたいことに信貴賞をいただ-62-MgB2 と Mg の結晶構造と 2 層膜

MgB2 エピタキシャル膜の当初の応用先として売されています．種々の無冷媒冷凍機も数多く開は超伝導中性子検出器を想定していました． B

発されました．特に無冷媒型の希釈冷凍機は量子は中性子と高い確率で核反応を起こします．核反コンピュータ開発に広く用いられており，その普応に起因する超伝導電子密度の変化を検出するこ

及には目を見張るものがあります．

11とで中性子を検出することができます．MgB 2 膜はこれらの装置を用いれば実験が自動化・省力化

B を含む超伝導体であり，まさにうってつけと思でき，より多くの時間を別の活動に費やせます．

われました．しかしながら，微細構造を高い信頼とても有意義なことと思います．ですが一方で，性で作製するには高度な微細加工技術が確立され装置の中身が完全にブラックボックスで良いのだている Nb 膜が有利であり，現在では微細加工をろうかとの疑念も同時に抱きます．自分が使って施した Nb 膜上に中性子捕獲層として B を蒸着すいる装置はどのような理屈に基づいて設計されてることで高空間分解能 2 次元超伝導中性子検出器いるのか，どんな原理で動いているのか，若い世の開発を行っています

3)

代の方々にも関心を持って欲しいと思います．

．すなわち超伝導を担う

私が学生の頃，低温技術を学ぶために小林俊一，レイヤー(Nb)と中性子捕獲を担うレイヤー(B)を大塚洋一著『低温技術』(東京大学出版会，第 2 版重ね合わせることで検出器を実装しています．
このように MgB2 膜そのものは中性子検出器に1987 年)を購入しました．言わずと知れた低温技はなっていませんが，B 蒸着に関する知見は大い術のバイブルですが現在は絶版となっています．に役立っています．また，MgB2 膜のエピタキシャ

もしネット書店にて『低温技術』の売値を調べら

ル成長に関するノウハウは SmB6 など，ホウ化物れましたら，おそらくあまりの高価格に驚かれるエピタキシャル膜の作製において大いに役立ちまことと思います．

した．新規のノウハウの開発は時間もかかり大変

低温工学・超電導学会 関西支部では毎年若手でしたが，その後の発展も考えると挑戦して良か研究者や初心者を対象とした低温工学基礎技術講ったなと思えるものでした．

習会が開催されています．低温工学および超伝導

2012 年頃のことをいろいろ振り返ると，ヘリウに関連した基礎知識を講義と実習でレクチャーすムの供給がひっ迫する，いわゆるヘリウム危機がるもので，学生や若手研究者，若手技術者にぜひ思い出されます．このときのヘリウム危機は生産参加して知識と技術を深めていただきたい企画で設備のメンテナンスやトラブルなど一時的な理由す．

でした．それに対し 2023 年現在のヘリウム供給の今後も低温工学は基礎科学，応用物理学においひっ迫は，需要に対して供給が追い付いていないて重要な基礎技術の地位を占め続けるものと思いことに原因があります．中国など新興国での需要ます．一方でヘリウム供給不安などの厳しい状況が伸びたためです．そのため，より深刻であり長があります．そのような環境の下で，研究・教育・期化を強く警戒しなければいけないのかもしれま

啓蒙活動における低温工学・超電導学会の果たすせん．

役割は，更に重要度を増していくものと確信して日本における低温測定の技術は液体ヘリウムのいます．低温工学・超電導学会 関西支部の今後ま普及と諸先輩方のご尽力によって一般化しました．

すますのご活躍とご発展を祈念して本稿を終えた

もし将来ヘリウムガスが手に入らなくなれば，低いと思います．

温技術は再び黎明期のような“特殊な技術”になるのでしょうか？そうはなって欲しくない，と私

参考文献

は強く思います．日本全体でヘリウムのリサイク

1) J. Nagamatsu et al., Nature 410 (2001) 63.

ルをこれまで以上に推し進めることが必要でしょ2) H. Shishido, T. Yoshida and T. Ishida, Appl. Phys.

う．そのために低温工学・超電導学会が重要な役Express 8 (2025) 113101.

目を果たすものと確信しています．

3) T. Ishida et al., J. Low Temp. Phys. 176 (2014) 216,Y. Iizawa, H. Shishido et al., Supercond. Sci. Technol.

また，今日では低温機器メーカー各社の努力に

32 (2019) 125009.

より高度な自動測定システムが開発され，広く販-63-