超電導Web21

2001 年 10 月号＜発行者＞ 財団法人 国際超電導産業技術研究センター〒 105‑0004 港区新橋 5‑34‑3 栄進開発ビル 6F

Tel(03)‑3431‑4002/Fax(03)‑3431‑4044

導層の三層構造を持っているが、それぞ 超電導関連 10‑11 月のれの材質、及びその組み合せに多くの可 催し物案内
能性があり、現在多くの研究機関で様々 10/2‑5
な試みがなされている。
International Symposium ISSP‑Kashiwa
次世代線材として期待される性能とし発見後 15 年を経て、高温超電導の2001
研究開発は、この数年において急速 ては、厚さ 0.1 ｍｍ、巾 1.0cm で 77K に
http://www.issp.u‑tokyo.ac.jp/ISSP8な進歩を示し実用化への展望が開け おける臨界電流が 100A 以上、64K、5T で 場所：東京大学柏キャンパスつつある。その理由として、1988 年 50Ａ以上である。このことは、超電導層 （主催：東京大学）
から1997年まで続いた通産省工業技 の臨界電流密度が77Kで106A/cm2 以上で 10/7‑11
術院の「超電導材料・素子の研究開 あることを意味する。更に、将来価格がISMST6/6th International Symposium on発」の後継として 1998 年に発足した 問題になることを考慮すれば、製造速度 Magnetic Suspension Technology「超電導応用基盤技術研究開発」プロ も 5m/ 時以上であることが望ましい。
http://www.nal.go.jp/jpn/new/a20cb201.html
線材である以上、数百メートルを単位 場所：Turin, Italy
ジェクトが、応用開発の目標を明確
超電導線材化プロセスにおけ 10/12にし、超電導工学研究所が中心とな とするが、り、産業界と一体となって開発を推 る困難さは、どこか 1ヶ所でも不良の部
第 2 回超電導応用研究会「超電導デジタ
進したことが挙げられよう。
そして、 分があれば、線材としての価値を失ってルデバイスの研究開発」
これはアメリカやEUにおける開発動 しまうことにある。従って、製造プロセ
場所：千葉工業大学、習志野市
向も同様な傾向を示していた。以下 スの安定性や、自動制御性まで考慮する（主催：低温工学協会）
で、本プロジェクトで重点的に開発 必要がある。
11/15‑16
現在、ニッケル合金のハステロイを基された、(1)超電導バルク、(2)次世代
APPLICATION OF SUPERCONDUCTORS in
線材、(3)超電導デバイス、(4)超電導 板とし、その上に、いわゆる IBAD（IonElectronics, Communications and
応用基礎の 4 課題について簡潔に述 Beam Assisted Deposition）法によりComputing
GZOを中間層として蒸着させ、更に PLDべることにする。
http://www.knowledgefoundation.com
法によりYBCOをつけた試料で、長さ10m
場所：Seaprt Hotel and Conferenceのものが試作されているが、超電導層の(1)超電導バルクの開発
Center, Boston, MA, USA
これ迄、材料として主に YBCO が用 臨界電流密度は 77K で 5 × 105A/cm2 程度（主催：The Knowledge Foundation）
いられてきたが、Y を Nd、Sm、Gd 等 である。IBAD法は中間層の製法としては 11/23‑25で置換し、更にこれらの混晶の研究 極めて優れ、既に 6 0 ｍの中間層が試作 第 65 回秋季低温工学・超電導学会が進められ、GdBCOにおいて77Kで3T され、近く 50 ｍ級の次世代線材が出現 場所：福井工業大学、福井市の捕捉磁界が得られたが､これはYBCO するものと期待されている。
（主催：低温工学協会）
最近､超電導層として、TFA‑MOD法が注 11/26‑30のそれの 3 倍にも達している。又この開発で特筆すべきことは、超電導 目されている。これは Y、Ba、Cu のトリ MRS Fall Meeting 場所：Boston, MA
バルク体にエポキシ樹脂を真空含浸 フルオロ酢酸塩を原料溶液として中間層 （主催：MRS）
させることにより、機械的強度が著 に塗布し、適当な熱処理により YBCO 層
目 次
簡単な装置で製作しく増し､100MPaを超える強度が得ら を成長させるもので、6れたことである。強磁界を捕捉した され、しかも臨界電流密度も77Kで10 A/
場合、磁束の反発力により強い内部 cm2 という高い値を示している。これが 超電導応用技術開発の進歩と展望
1
価格の低減に大きく寄 超電導関連 10‑11 月の催し物案内
応力が発生するが、樹脂含浸により 実用化されれば、1強化されたバルク体は、YBCOでも30K 与するものと期待されている。
「超電導応用基盤技術開発」
ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ
最近の世界各地の研究成果を展望するで実に 15T の強磁界を捕捉すること2に成功している。更にこれは、室温 と、次世代線材の開発も、世界的に本格 について
2で保存する場合に発生する劣化を防 化しつつあり、数年後には本格的な実用 ﾊﾞﾙｸ超電導体の進捗状況
線材が出現するものと期待される。
ぐ役割も果たしている。
超電導線材開発の進捗状況
3(2頁へ続く）このように、超電導バルクは、既特許情報
3に実用化の段階に到達しており、実超電導素子研究開発の進捗状況
4
際にフライホイール電力貯蔵システ
高温超電導ﾒｶﾆｽﾞﾑ研究の進捗状況
5
ムや、高効率な磁気分離システムが開発され、水浄化システムに応用さ
第 7 回超電導標準化国際会議開催
5
れており、今後もこれを用いた新し
超電導速報 ‑ 世界の動き(2001 年 8 月) 5
いシステムの開発が期待される。
[隔月連載記事]超電導ｴﾈﾙｷﾞｰｷﾞｬｯﾌﾟ
の神秘(その 4)
7(2)次世代線材の開発
YBCOを超電導体とする次世代線材
第 14 回国際超電導シンポジウム
は、第一世代の Bi 系線材より高性能(ISS2001)開催速報
8が期待できる為に速やかに開発され読者の広場(Q&A)
8
ることが期待される。
この線材は、金新聞ﾍｯﾄﾞﾗｲﾝ(8/20‑9/13)
8(SRL/ISTEC 田中所長)
属基板、中間酸化物層、そして超電超電導応用技術開発の進歩と展望(c) ISTEC 2001

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'01年10月号 ‑1‑

「 超電 導 応 用基 盤 技 術開 発 」
プロジェクトについて

超電導応用技術開発の進歩と展望

ﾊﾞﾙｸ
超電導体の進捗状況
ﾊﾞﾙｸ超電導体の進捗状況（１頁からの続き）

1986 年に酸化物系の高温超電導体が (3)超電導デバイスの開発発見されて以来､国内外の研究機関で精超電導電子デバイスとして、
最近注
力的に超電導に関する研究が始まった｡ 目されているのが、単一磁束量子素子
それは､高温超電導材料が､将来的にはｴ （Single Flux Quantum Device: SFQ）
ﾚｸﾄﾛﾆｸｽやｴﾈﾙｷﾞｰｼｽﾃﾑは当然のこと､輸 である。これは微細なスクイド素子が送､医療､宇宙ｼｽﾃﾑなど幅広い産業分野に 量子化された磁束を保持することを利
ｲﾝﾊﾟｸﾄを与えるからであり､別の表現を 用したもので、1 ピコ秒の演算速度
すれば､高温超電導体を用いることによ （半導体素子の 100 倍速い）と、1 ナノ
り､全く新しい機能を有する機器や飛躍 ワットという低消費電力（半導体素子的に高性能な省ｴﾈﾙｷﾞｰ機器の実用化､新 の１ /100）という特徴をもっており、
規産業の創出が期待できるからである｡ 集積化すれば、超高速演算素子としてわが国では､1988 年に経済産業省(当 の可能性が開けるものと期待されてい時通商産業省)が｢超電導材料･超電導素 る。
子の研究開発｣ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄを発足させ､新ｴ
低温超電導体である Nb を用いたデﾈﾙｷﾞｰ･産業技術総合開発機構(NEDO)を通 バイスでは既に1万素子の集積化が可して､新設の超電導工学研究所が研究を 能であり、今後の展開によっては 10受託した｡10 年間の期限付きで研究･開 万素子以上の集積化が可能となり、超発が進められ､高温超電導体の正体がよ 高速演算素子としての可能性は高い
く分からない時点でのｽﾀｰﾄであったの が、4Kでの使用が必要であり、ある程で､基礎研究が主体であった｡この間､超 度の大型機器への応用に止まるものと電導ﾊﾞﾙｸ体や単結晶育成など世界に誇れ 思われる。
る成果を数多く挙げてきた｡
一方、YBCO を用いた SFQ 素子は 30K
1998年には､これまでの10年間の成果 でも使用可能であり、計測用や通信用を踏まえて実用化を念頭においた基盤技 機器への応用が期待できる。しかし、術を進めていく必要があるという国､民 ここで問題になるのが、スクイドを構間のｺﾝｾﾝｻｽを得て､｢超電導応用基盤技術 成するジョセフソン接合の均質性であ研究開発｣ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄが 5 年間の予定で発 る。幸い本プロジェクトの初期に、界足した｡
面改質型ランプエッジ接合が開発さこのﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄの目的は､民間では開発 れ、接合を流れる臨界電流値の分散がﾘｽｸが大きすぎる､Y 系や希土類元素系 100 接合で 7% 以下のものが試作され、(RE:Gd,Sm,Nd等)の酸化物材料を対象と 10 から 20 接合程度の高速回路の試作
して､電力ｼｽﾃﾑへの応用や省ｴﾈﾙｷﾞｰ機器 に成功した。
本プロジェクトの目標での実現に向け､ﾊﾞﾙｸ(超電導の塊)､線材 ある 1000 接合で分散が 8% 以下に達す(超電導の電線)､ﾃﾞﾊﾞｲｽ(超電導の素子開 れば，100 接合の集積回路（例えばデ発と集積回路)を作製するための基盤技 ジタルサンプラー）が出現するものと術の確立を図ることである｡さらにこれ 期待されている。
らの開発に必要となる基礎技術開発を加えて次の4つの研究開発ﾃｰﾏでｽﾀｰﾄした｡ (4)超電導応用基礎の研究
ﾊﾞﾙｸ材に関しては目標をほぼ達成して高温超電導は、根幹である発現機構
おり､これを用いた浄水用磁気分離装置 を除けば、その物性に関する基礎研究のﾌﾟﾛﾄﾀｲﾌﾟがISTEC/SRLと日立製作所が はかなり進展したが、応用の立場から
共同して開発している｡その他にも応用 見れば未解決の問題が山積している。
の芽は広がりつつある｡
例えば、臨界電流を決定する上で重要線材については､基板､中間層､超電導 な磁束のピン止め効果に及ぼす不純物
層のそれぞれの作製方法がほぼ固まりつ の影響などは、応用からみて非常に重つあり､もっとも技術的に困難と考えら 要である。
更に超電導電流に及ぼす結れていた中間層もすでに60m程度できる 晶粒界の影響を正確に理解する必要がようになった｡今後は長尺にわたり特性 ある。又純粋な単結晶を製作し、物性の均一な線材の製造方法の確立に向けて を調べることも、物質の限界を知る上更なる努力が払われる｡
で重要な研究であり、今後も長期的視
ﾃﾞﾊﾞｲｽについては､界面改質型ﾗﾝﾌﾟｴｯ 野に立って基礎研究を継続する必要がｼﾞ接合技術の成功を契機に開発が大きく ある。
進み､素子の集積度 1000 で､特性のﾊﾞﾗﾂ 総括すれば、
高温超電導の応用の展望
ｷが8%以下を目標として開発が進められ が、ここ数年で急速に開けつつある現ている｡
在、応用に関する基盤技術開発は、そ基礎研究では､磁束の挙動や不純物添 の最も重要な時期に入ったと言えよ
加効果等の研究を通じて､上記分野の開 う。
発に貢献している｡(SRL/ISTEC 所長 田中昭二)
このように､本ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄは順調に推移しており､ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ終了時点では､当初の目標を達成できる､あるいはそれ以上の成果を上げ得る状況となっている｡(SRL/ISTEC 特別研究員 堀上 徹)(c) ISTEC 2001

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ﾊﾞﾙｸ超電導体の材料開発の課題としては､(1)いかに捕捉磁場の強い材料をつくるかという課題と､(2)大型化をいかに実現するか､(3)また最近では材料の機械特性をいかに改善するかの3点に集約される｡
捕捉磁場は臨界電流密度と材料のｻｲｽﾞに比例する｡臨界電流に関しては､Nd,
Sm, Eu, Gd などの複数の希土類元素を混合することで､77K､2T( H//c 軸) で
100,000A/cm2という高い値を得ることに成功している｡今後は､この系で大型ﾊﾞﾙｸの製造に挑戦する｡
捕捉磁場に関しては､Gd123 系において､77K での世界最高値 3.3T を達成している｡また､Y123系でも30Kまで温度を下げれば 15T に達することが分かった｡まさに､従来にない新機能材料であることが確認できた｡
これだけﾊﾞﾙｸ超電導体の特性が向上す
ると､応用にあたってはﾊﾞﾙｸ体に大きな電磁力が働くので､その機械特性が非常に重要となる｡すでに､ｴﾎﾟｷｼ系樹脂を含浸する手法で機械強度を 100MPa 以上に向上することに成功している｡さらに､樹脂により耐食性が大きく向上するというﾒﾘｯﾄもある｡
ﾊﾞﾙｸ体の特性が大幅に向上したため､その応用開発にも拍車がかかっている｡
最近の話題は､日立製作所と共同開発した水浄化用の磁気分離装置である｡ﾊﾞﾙｸ
超電導磁石が有する大きな磁気勾配を利用して､ﾌｨﾙﾀｰに付着した汚濁粒子をﾊﾞﾙｸ磁石で回収するという､ﾒﾝﾃﾅﾝｽﾌﾘｰの磁気分離装置をつくることができる｡
また､鉄道総研と共同で､樹脂含浸した
Y123ﾊﾞﾙｸ体を磁気浮上式鉄道に搭載する超電導磁石の電流ﾘｰﾄﾞに適用するという開発を行ってきたが､その特性が十分要
求仕様を満たすことが分かったので､本格的な実験に取り組むことになった｡このように､ﾊﾞﾙｸ超電導体の材料開発と応用は同時に進んでおり､すでに実用製品も誕生している｡(SRL/ISTEC 第 3 研究部長 村上雅人)'01 年 10 月号 ‑2‑

超電導線材開発の進捗状況

3. まとめ成膜が得られてきている。その結果、従来と同程度の配向性を維持したまま
近年、液体窒素温度領域（77K）に中間層の成膜速度を従来の倍に上げらおける臨界電流密度（Jc）特性の改善れるようになり、その上に成膜したが期待される REBa 2 Cu 3 O 7‑ x （RE123:
Y123で 1.2 ×105 A/cm2 を超える Jc も得
RE=Y, Sm, Nd,…）超電導体を用いたられている。更に超電導層の成膜速度線材開発が世界中で進められている。
の高速化も可能となってきており、長RE123 系線材では、高 Jc を得るために尺化対応の新しい成膜チャンバーの導超電導相の結晶方位を３次元的に揃え入により長尺線材の高速成膜の実証がて配向させる必要がある。更に実用化期待される。
一方、(株)フジクラと中部のためには長尺化と共に作製速度の向電力(株)を中心としてIBAD（Ion Beam
上、線材総断面積あたりの電流密度
Assisted Deposition）
法による線材開（Je）の向上等の課題がある。日本では発を進めている。こちらでは大型 IBAD
超電導応用基盤技術研究開発プロジェ
装置と Gd2Zr2O7 中間層の組み合わせにクトの一環としてSRL、線材メーカー、より高配向化、高速成膜化を実現した。
重電、電力会社などにおいて線材技術
その結果 10m 長で結晶配向度の指標と開発を進めている。本プロジェクトなる半値幅Δφ=10.7°の高配向中間層（H11.4 〜 H15.3）では表１に示す値をを実現し、8 c m 長で J c = 1 . 2 M A / c m 2
目標として、基板配向制御型、中間層（Ic=140A）の高特性を得ると共に、Δ配向制御型および超電導層高速合成型
φが 18°程度の中間層を用いた 10m 級の３種に大別される線材作製技術を中
2
Ic=50A）を得た。
線材で Jc=0.42MA/cm（
心に開発を進めている。以下に各技術
また中間層としては 60m 長のものも成における主な成果を紹介し、本プロ膜されている。
ジェクトの進捗状況報告とする。

次世代線材開発プロジェクトの進捗状況について概観したが、いずれの手法においても目標達成に向けて着実に
成果が上がっている。しかしながら米国や欧州においても同様の開発プロ
ジェクトが進められており、日米欧の開発競争の様相を呈している。現時点
では長尺化に関して日本がややリードしていると言えるものの、米国でも国立研究所を中心として精力的に開発が進められており、油断できない状況にある。本フェーズにおいて 100m級の長尺線材化技術を早く確立し次世代線材のポテンシャルをアピールすると共に、実用化を目指したプロセスの複合化による高Je 化及び高速成膜化プロセスの開発が期待される。ここで報告した研究成果は超電導応用基盤技術研究体の研究として、新エネルギー･産業技術総合開発機構(NEDO)の委託を受けて実施したものである。
(SRL/ISTEC 第 4 研究部 中村 雄一、
第 4 研究部長 塩原 融 )

1. はじめに

表１ 次世代線材の各開発タイプにおける開発目標
開発タイプ

長さ(m)

基板配向制御型
10 〜 100
中間層配向制御型
100 〜 1000
超電導層高速合成型
1 〜 10

特許情報

基板厚
(μm)

Jc 超電導層厚 作製速度
(μm)
(m/h)
(A/cm2)

≦ 100
≦ 100
≦ 100

105 〜 106104 〜 105
105 〜 106

≧5μm

10
1
1

超電導層高速合成型線材開発グルー
プでは、高Je 線材開発を目的として超基板配向型線材開発グループは、金属基板を強加工と熱処理により配向さ 電導厚膜の高速合成プロセスの開発をせる技術を中心に開発を行っている。 目指している。昭和電線(株)と SRL を（トリフ
古河電工(株)を中心とした高強度Ni基 中心として取り組んでいるTFA
ル
オ
ロ
酢
酸
）
塩
を
原
料
と
す
るMOD
配向テープ材開発においては、高強度化及び低 / 非磁性化の為に SUS あるい （Metal Organic Deposition）法は非
2はNi‑Cr合金を芯材としたクラッド材 真空プロセスであり、1MA/cm を超える
Jが比較的容易に得られることから注を用いた長尺テープ材の開発に成功し、 c
SOE（Surface Oxidation Epitaxy）処 目されている。従来、高 Je を得るため理した 30m テープ材を作製しており、 の厚膜化が困難であるという課題が指摘されていたが、溶液の多層塗りによ
その上に MgO 中間層および Y123 層を52成膜した短尺試料で約10 A/cm のJcが り高特性を維持しつつ厚膜化する手法
得られている。(株)東芝を中心として を最近開発し、短尺ではあるが CeO2 /開発を進めているAg基テープ材におい YSZ(IBAD)/ ハステロイ基板上で約 1 μ
2ても、Ni基合金を芯材として高強度化 m 厚の Y123 膜で 1.6 MA/cm の Jc が得られている。今後、長尺焼成炉を用いてしたAg‑Cu合金クラッドテープで100mの長尺化に成功するとともに、直接 の長尺化が期待される。最後に SRL がY123 層を成膜した 1m 長線材で 1.2 × 中心となって開発を行っている L P E（Liquid Phase Epitaxy）法は、成膜
105A/cm2 を超える Jc を得ている。
中間層配向制御型線材開発グループ 速度が高く厚膜でも高 Jc が保たれるこは、無配向高強度金属基材上に中間層 とから高Je プロセスとして位置付けらを配向させることにより超電導相の配 れるが、金属基板との反応抑制が大き向を得るプロセス開発を進め、特に長 な課題である。そこで成膜温度の低温
尺化における課題を抽出しつつ開発を 化、反応抑制中間層構造の開発などに行っている。住友電工（株）と東京電 より金属基板上への成膜は成功してお力 （ 株 ）を 中 心 に 進 め て い る I S D り、低温化 LPE 法により IBAD 基板上に
2
（Inclined Substrate Deposition）法 成膜した Y123 で 1MA/cm を超える Jc が得られている。今後、連続成膜化によを用いた手法では、高出力産業用レーザーの導入により、長時間・高速安定 る高特性が期待される。

2. 進捗状況(c) ISTEC 2001 All

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◆成立特許の紹介
最近成立した特許を紹介します。
◇「超伝導体薄膜及びその製造方法」
特開平 8‑133896（平成６年度出願）：
NdBCO超電導体薄膜の組成および特性とその作製方法に関する基本的な特許である。超電導体の電子デバイス分野への応用では、薄膜を多層化することが必須であるが、最も一般的なYBCO薄膜
は 123 組成とは異なる析出物の生成が避けられず、多層化に最適とは言い難い。発明のポイントは、NdBCO薄膜はNdとBaとの間である程度の相互置換が許され、それが析出物の発生を抑制できることにあるが、さらに、活性の強いBa元素がNd元素で置き変わると薄膜表面が化学的により安定となり、平滑性が向上するなど多層化に適した優れた特性を備えている。
この発明は、超電導フィルタや超電導集積回路用の Nd123 超電導薄膜の形成に広く適用される内容である。
（ISTEC/SRL 開発研究部長 中里克雄）'01 年 10 月号 ‑3‑

超電導素子研究開発の進捗状況
超電導応用基盤技術研究開発ﾌﾟﾛｼﾞｪ
ｸﾄの素子研究開発は､将来の超高速･低消費電力の情報処理･ﾈｯﾄﾜｰｸ機器や超高速計測ｼｽﾃﾑへの応用が期待されている単一磁束量子 ( S i n g l e F l u x
Quantum; SFQ) 素子を用いた高温超電導ﾃﾞｼﾞﾀﾙ集積回路の基盤技術の確立を目的としている｡超電導の基本現象の一つである磁束量子化により､超電導体からなるﾙｰﾌﾟを貫く磁束は､磁束の最小単位である磁束量子(Φ 0 = 2.07
x 10‑15 W b)の整数倍となるが､ﾙｰﾌﾟのｻｲｽﾞを数ﾐｸﾛﾝ程度にすると､磁束量子1個のみが安定に存在するようになる｡
この磁束量子を､多数の接続した超電導ﾙｰﾌﾟに次から次へと転送し､論理･記
憶動作を行わせるのが SFQ 素子･回路であり､超電導ﾙｰﾌﾟへの磁束量子の出入りの制御は､半導体のﾄﾗﾝｼﾞｽﾀに相当
するｼﾞｮｾﾌｿﾝ接合で行う｡SFQ素子･回路の開発は､これまでは主として､集積回
路ﾌﾟﾛｾｽ技術の進んだ低温超電導Nbを用いて行われてきたが､高温超電導体を適用することにより､素子の一層の高速化やｸﾗｲｵｸｰﾗｰ使用による応用範囲の拡大などのﾒﾘｯﾄが期待できる｡一方､最大の技術課題は､多数のｼﾞｮｾﾌｿﾝ接合を含む集積回路の作製技術の開発である｡本ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄでは､集積回路作製技術に加え､低温系回路との共通課題である SFQ 集積回路の設計･評価技術を開発し､高温超電導 SFQ 小規模回路の高速､低消費電力での動作を実証することを目標としている｡
図1は､高温超電導SFQ集積回路実現のための要素技術と開発課題をまとめたものである｡超電導層を 3 層以上含む超電導薄膜/絶縁体薄膜のｴﾋﾟﾀｷｼｬﾙ
成長技術と臨界電流値Icなどの特性ばらつきの小さなｼﾞｮｾﾌｿﾝ接合の作製技術が最も重要であるが､それ以外にも､
超電導ｺﾝﾀｸﾄ､超電導配線ｸﾛｽｵｰﾊﾞｰ､抵抗体などの要素の作製技術の確立が必要となる｡最下層の超電導層はｸﾞﾗﾝﾄﾞ
ﾌﾟﾚｰﾝと呼ばれ､磁気遮蔽効果により超電導ﾙｰﾌﾟのｲﾝﾀﾞｸﾀﾝｽを低減し､単一磁束量子の保持･転送を可能にする重要な働きをする｡このｸﾞﾗﾝﾄﾞﾌﾟﾚｰﾝには､優れた表面平坦性､結晶性､超電導特性などの条件が要求される｡特に SRL では､これらの点で気相法による薄膜より優れた擬単結晶膜である RE‑123 系
液相ｴﾋﾟﾀｷｼｬﾙ成長 (LPE) 厚膜の育成と､ その上の薄膜積層技術の開発を行ってきている｡最近では､直径50 mmの(Y,Yb)‑123 大面積 LPE膜の育成に成功した｡また､このLPE膜あるいは気相法による薄膜上に､誘電率が低くRE‑
123材料との格子ﾏｯﾁﾝｸﾞのよいCeO2 や
Sr 2 AlTaO 6 (SAT)､(La, Sr) 2 AlTaO 6(LSAT)などの絶縁層を介しｼﾞｮｾﾌｿﾝ接合を形成する薄膜積層技術がほぼ確立

超電 導層 3 ,４層の 積層 構造
・配向 制御 (ｴ ﾋﾟﾀｷｼ ｬﾙ成長 )・各層 の膜 厚精密 制御
・平 坦化
・高精度パタ−ニング→浮遊インダクタンス低減

接合
・Ic のばら つき1 σ≦8 %(バ リア 層均一 化)
・高 IcR n 化 (1 m V @ 2 0 K )・微 細化 (2 µm )・R un‑ to‑R un再現性確保

超電 導配 線層・クロスオ−バ−形成

抵抗 体・抵抗率制御・低接触抵抗化
層間絶縁 層・低ε化 (< 25)・薄層化、高抵抗化
・段差の被覆・平 坦化 プロセ ス

図1

超電 導コ ンタク ト形成
グラ ンド プレ− ン
・厚膜化
・平坦 化
・超電 導特 性向上→ LP E 膜利用
・モ−ト形成

超電導薄膜
バリア層

基板

高温超電導 SFQ 集積回路実現のための要素技術と開発課題すると共に､超電導ｺﾝﾀｸﾄや抵抗体などの回路要素の形成技術も開発されている｡
ｼﾞｮｾﾌｿﾝ接合作製技術に関しては､ｸﾞﾗﾝﾄﾞﾌﾟﾚｰﾝ上の 1,000 個の接合に対す
る Ic の標準偏差σとして 8% の値を
ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄ最終年度までの達成目標としている｡特に接合特性を決める鍵となるのが､厚さ数 nm の非超電導ﾊﾞﾘｱ
層の形成技術である｡ﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄでは､従来の非超電導薄膜を堆積する方法
ではなく､下部超電導層の表面にｲｵﾝ照射により薄い非晶質層を一旦形成
し､上部超電導膜の積層の際にこれを結晶化させてﾊﾞﾘｱ層とするいわゆる界面改質ﾊﾞﾘｱを有するﾗﾝﾌﾟｴｯｼﾞ接合に開発を集中してきた｡この種の接合で小さな特性ばらつきを最初に報告したのはNECｸﾞﾙｰﾌﾟであるが､現在ではﾌﾟﾛｼﾞｪｸﾄに参加している日立､東芝､SRLなど複数の機関で同様の高品質接合が得られるようになっている｡
界面改質ﾊﾞﾘｱの組成､構造､生成機構が解明されると共に､特性ばらつきをもたらす要因が明らかにされ､Icの標準偏差σのﾄｯﾌﾟﾃﾞｰﾀとしては､ｸﾞﾗﾝﾄﾞ
ﾌﾟﾚｰﾝ上の 100 接合に対し 7.9 %､ｸﾞﾗﾝﾄﾞﾌﾟﾚｰﾝがない場合は 5 から 7% の値が得られ､目標の達成は間近となっている｡また､上部超電導薄膜として､下層に影響を与えないより低い基板温度での成膜が可能なYb‑123などの材料を適用する技術も開発されている｡

インダクタンス(Lin)

SFQ回路設計に関しては､数1,000個の接合を含む中規模回路の設計技術の確立を目標として開発を進めている｡具体的な回路ﾀｰｹﾞｯﾄとして､次世代の移動体通信基
地局で必要と考えられる､周波数や方式の異なる無線信号を広い帯域にわたり高速にﾃﾞｼﾞﾀﾙ信号に変換できるAD変換器を選び､設計した回路をNECのNbﾌﾟﾛｾｽで試作してもらい､設計技術の検証を行う方針を取っている｡これまで､ｱﾅﾛｸﾞ無線信号を高速のﾃﾞｼﾞﾀﾙ信号に変換するﾌﾛﾝﾄｴﾝﾄﾞ回路
がほぼ理論通り動作することを実証すると共に､約500個の接合を含むﾃﾞｼﾞﾀﾙﾌｨﾙ
ﾀ(高速のﾃﾞｼﾞﾀﾙ信号を半導体のﾌﾟﾛｾｯｻに接続するための信号処理を行う論理回路)の動作に成功している｡ﾃﾞｼﾞﾀﾙﾌｨﾙﾀの規模
を 2,000 から 3,000 接合まで拡大することと､ﾌﾛﾝﾄｴﾝﾄﾞ回路の改良により高いﾋﾞｯﾄ精度を達成することが今後の課題である｡
開発した接合技術を用いた､高温超電導SFQ回路の試作も進められている｡図2には､日立が最近開発したAD変換器のﾌﾛ
ﾝﾄｴﾝﾄﾞ回路の写真を示す｡11 個の界面改質ﾊﾞﾘｱﾗﾝﾌﾟｴｯｼﾞ接合を含むこの回路は､20
K において 100 GHz のｸﾛｯｸ周波数で動作することが確認されている｡これ以外にも､ﾘﾝｸﾞｵｼﾚｰﾀなどの要素回路や半導体とのｲﾝﾀｰﾌｪｰｽ回路､高速信号波形の観測に使用できるｻﾝﾌﾟﾗｰ回路などの小規模回路の試作が進められ､最終的には100個程度の接合を含む回路の高速動作と低消費電力性の実証を計画している｡（SRL/ISTEC 第6研究部長 田辺 圭一）

バランスト
コンパレータ

抵抗(Rin)変調器

サンプリング信号生成回路

20 µm

図 2 高温超電導 AD 変換器ﾌﾛﾝﾄｴﾝﾄﾞ回路(c) ISTEC 2001

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'01 年 10 月号 ‑4‑

高温超電導メカニズム研究の進捗状況
高温超電導メカニズム解明を目指して取り組んだ異常な常電導状態の性質の内、面間伝導機構と擬ギャップ現象
については、電子相関が強く 2 次元的な電子軌道状態を持つ物質に特有な性質として、統一的な理解が進んだ。しかしながら逆に、これらの異常な現象
が超電導対形成とは無関係である可能性も出てきた。一方縞状秩序や電荷不均一については、実験データが蓄積されつつあるが、結論を出すのにまだ十分とは言えない。当初一部の高温超電導体だけに見られる現象と考えられていたが、これが高温超電導体共通の性
質、引いては対形成に関与している可能性が出てきた。対破壊現象のほとん
どは、超電導の d 波対称性と超電導相関長が短いことを考慮することで理解できることがわかった。
超電導メカニズム解明そのものにはまだ遠いが、｢異常な常電導状態｣を示す
低キャリアドープの組成領域は、電子状態が大変不安定であるため、材料の実用化に際しては絶対に避けなければいけない領域であるという知見が得られた。磁性不純物以外の不純物や格子欠陥によっても容易に超電導性が劣化するという d 波超電導体の特徴ともあ
いまって、実用化段階で要求される高温超電導体の組成制御の厳しさの程度を示したと言える。その意味で超電導特性向上に資することができた。
プロジェクトの残された期間の課題としてはストライプ秩序や電荷不均一の問題を更に追及する必要があり、光学的測定や磁化特性、トンネル分光、
中性子散乱などの実験を通して統一的描像の確立を目ざす。また、単位胞中の銅酸素面の数が多い物質の電子状態
を光電子分光やラマン散乱分光によって詳細に研究し、これらの物質の超電導転移温度が高い原因を探る予定である。
一方、材料探索に関しては、高圧合成法を用い、ホモロガスシリーズの分類にのっとった新規超電導体の開発には成功したが、超電導転移温度の飛躍的上昇はなかった。銅酸化物高温超電導体の材料探索はほぼ完了したと言える。一方、既存の高温超電導体特性向上はまだ可能である。材料の高純度化やドーピング濃度の精密な制御が、予想よりはるかに特性向上に資することがわかり、高性能材料開発の指針を得ることができた。
また、
非銅系材料についても研究を行
い、銅酸化物とは異なる超電導メカニ
ズムであろうと考えられる新規非銅系超電導体をいくつか合成することができたが、転移温度が銅酸化物を上回るか或いは上回る可能性のあるものは見つからなかった。
有機材料については、超電導化にとって重要なパラメータをある程度把握することができ、また新
たな方法による超電導化の道を見出すことができた。
今度は元素置換などによって更に特性向上を図ると共に、高臨界磁界、高臨界電流材料開発の指針の詳細を確立する予定である。
(SRL/ISTEC 第 2 研究部長 田島節子)

第７回超電導標準化国際会議開催

活動並びに幹事国として実施した超電導製品標準化に関するアンケート結果
がそれぞれ報告された。さらに、IEC/
TC90とリエゾン関係にある VAMAS から
高温超電導体を対象としたバルク、線材、薄膜の電気的、電磁気的並びに機械的特性試験方法の開発状況の報告がなされた。
次回第8回超電導標準化国際会議は、
2002年春を目標にヨーロッパで開催することが提案された。
＊

この他にすでに国際規格,IS化されているものとして、(1)超電導関連用語,CEI/IEC60050‑815、(2)Nb‑Ti複合超電‑9/19‑9/21(2001)、韓国・ソウル市 ‑導線の直流臨界電流試験方法,IEC61788‑1及び(3) Nb3Sn複合超電導
わが国は、
IEC(国際電気標準会議)の線の直流臨界電流試験方法,IEC61788‑
TC90(第90番技術委員会―超電導)の幹
2 の 3 件がある。これらの国際規格 ,IS事国を引き受けており、超電導国際標
は、順次日本工業規格,JIS化のための準化活動に貢献している。超電導標準
翻訳作業が進められており、すでに発化国際会議は、2年から1.5年間隔で開行済みの( 1 ) 超電導関連規格
催されており、第 7 回超電導標準化国,JISH7005:1999、(2) Nb‑Ti複合超電導際会議が 2001 年 9 月 19 日から 21 日まで韓国ソウル市で開催された。過去、 線の直流臨界電流試験方法,JISH7301:
1997及び(3)Nb3Sn複合超電導線の直流
超電導標準化国際会議は、第 1 回東京(90 年 5 月)、第 2 回パリ(92 年 11 月)、 臨界電流試験方法,JISH7302:2000に加え、(4)Nb‑Ti複合超電導線の室温引張試
第 3 回ボルダー(95 年 4 月)、第 4 回北験方法、(5)Nb‑Ti複合超電導線の銅比試
京(96 年 10 月)、第 5 回フランクフルト
験方法もまもなく発行される。
(98 年 6 月)及び第 6 回ボルダー(00 年 3（編集局 田中靖三）
月)にて開催された。
第 7 回超電導標準化国際会議は、韓国ソウル市のシェラートン・ウオル
カ・ヒルホテルにて、前半(9/19‑20)にワーキンググループ ,WG 会議（WG4、WG6、WG8、WG9、WG10 及び WG11）並びに後半（9/21）に IEC/TC90 本会議がそれぞれ開催された。会議参加国は、日
本、中国及び韓国の 3 カ国、また会議参加者数は 30 人であった。
同会議においては、新たに国際規格,IS ＊になった(1)ビスマス系銀シース
超電導線の直流臨界電流試験方法,IEC61788‑3、(2)Nb‑Ti複合超電導線の室温引張試験方法,IEC61788‑6、(3)Nb‑
T i 複合超電導線の銅比試験方法,IEC61788‑5及び(4) Nb‑Ti複合超電導
超電導速報―世界の動き
線の残留抵抗比試験方法 ,IEC61788‑4(2001 年 8 月)の報告に引き続き、つぎの 7 件の規格案が審議された。すなわち、(1)超電導体のマイクロ波帯域表面抵抗試験方法、 電力応用
(2)超電導線の臨界温度試験方法、(3)Nb3Sn複合超電導線の残留抵抗比試験方
uperconductive Components, Inc.
Superconductive
法、(4)Nb3Sn複合超電導線の銅比試験方(2001 年 8 月 8 日)
法、(5)Nb‑Ti複合超電導線のピックアッ
Superconductive Components, Inc.
プコイル法交流損失試験方法、(6)Nb‑Ti
は、National Science Foundation と複合超電導線の磁力計法交流損失試験
SBIRⅡBの契約を締結したと発表した。
方法及び(7)バルク超電導体の捕捉磁束
これは、長尺 BSCCO‑2212 銀合金 HTS ワ
密度試験方法である。
イアーの連続製法に関するもの。このまた、各国における標準化活動報告
プロジェクトは、Bi‑2212 線材についがなされ、日本から(財)大阪科学技術て、そのコストを Nb3Sn と対抗できるセンター付属ニューマテリアルセン
程度まで低下させると同時に強磁場下
ター,NMCで実施している金属系超電導での優れた特性を実現することを狙う。
材料に係わる標準化活動、(社)日本ファ
同社は、O x f o r d I n s t r u m e n t s ,インセラミックス協会 ,JFCA で実施しSuperconducting Technology (OST),ている高温超電導材料に係わる標準化と共同研究を行う予定。

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'01 年 10 月号 ‑5‑

（出 典）
Superconductive Components, Inc.
Receives Grant to Develop Advanced
Manufacturing Method for HTS Wires(Superconductive Components Press
Release, August 8, 2001)
http://www.superconductivecomp.com
詳細は出典を参照。

通信

フラーレン
港科科学技術大学（2001 年 7 月 3 日）
ISCO International
港科科学技術大学大の物究者は、(2001 年 8 月 9 日)
単層のカーボン・ナノチューブが 15K
ISCO International Inc. (ISCO)は、 以下で超電導性を示すことを発見した。
8月9日、複数の基地局でのトライアル
この発見は、2001 年 6 月 29日の科学雑の後、Verizon Wireless社にフロント
誌「サイエンス」に発表され、同号のエンド・システム（C r y o g e n i c
中で最も注目を集めた論文であった。
Receiver Front‑end (CRFE) Systems） これは、世界で初めて純炭素が超電導材料とアダプテイブ・ノッチ・フィルター性を持つことを示したもの。単層カー（ANFTM）各 12 セットを販売したと発表
ボン・ナノチューブ（直径 0.4nm）はSuperconductive Components, Inc.
した。これらシステムは、シカゴ、オ
理想的な 1 次元システムであり、種々(2001 年 8 月 13 日)
ヘア空港周辺の 1 2 の基地局の 3 7 のの理論計算の確認が可能になった。こSuperconductive Components Incは、 CDMAセクターをカバーする。この地域のナノチューブにより作られるワイ
2001 年第 2 四半期の収入が 905,071 ド
はVerizon Wireless社のネット・ワー
アーにより、低損失ナノ回路が実現でル（昨年同期 703,369 ドル）であった
クの中で最もトラフィック量の多い地
きるようになる。研究チームのリーと発表した。製品販売実績が好調なた域である。トライアルにおける、干渉
ダーは、Ping Sheng 教授。同教授は物めの増収。また、今年に入り除去、切断された回線の回復、人口過理学部長兼ナノサイエンス・テクノロ
National Science Foundation との密地域におけるトラフィック収容可能
ジー研究所所長。
SBIR‑ Ｉの契約にも成功している。グ
量の著しい向上（従来比 25 〜 35% 増） （出典）
ロス・マージンは、昨年同期の155,862の実績が認められたもの。これは、HKUST Scientists Discoverドル(22.2%)に対し、今期は333,168ド
2.5,3Gのみならず、現行2GにおいてもSuperconductivity in World s
ル(36.8%)。このグロス・マージンの改
超電導フィルターが著しく通信事業者
Smallest Single‑carbon Nanotubes
善には、これまで手を打ってきた生産の収益性を向上させるということを実(HKUST Press Release, July 3, 2001)
能力増強が大きく寄与している。
証したという重要な意義を持つ。
http://www.ust.hk
総務・管理経費は、今期 262,360 ド （出典）
詳細は出典を参照。
ル（昨年同期 113,316 ドル）に増加しISCO International Announces Deal
たが、これは人員増加によるもの。
With Verizon Wireless.
Lucent Technologies
設備投資は、今期 124,585 ドル（前(ISCO International Press Release;(2001 年 8 月 30 日)
年同期 22,114 ドル）であったが、これAugust 9, 2001)
ルーセント・テクノロジー社ベル研
は生産能力増強のためのもの。
http://www.iscointl.com/
究所は、bucky ball（発見者は米国の（出 典）
詳細は出典を参照。
R. Buckminister Fuller）として知ら
Superconductive Components Inc.
れるサッカー・ボール型カーボン分子
Reports Second Quarter Results
ISCO International
が117K以下の温度で超電導性を持つこ(Superconductive Components Inc.
(2001 年 8 月 14 日)とを示した。この分子はクロロフォル
Press release; August 13, 2001)
ISCO International Inc.社長George
ム及びブロモフォルムを含んでおり、
http://www.superconductivecomp.com/
Calhoun は、2001 年第 2 四半期に初め
これにより分子間距離を大きくし、電詳細は出典を参照。
て、市場における確固たる地位を確立
子及び分子の相互作用を小さくしていするような結果が得られたと述べた。 る。この材料は、カッパー・オキサイ
同氏はさらに、商業的価値の高い
ド超電導体に比べて安価になる可能性
医療応用
CREFE(Cryogenic Front End System)
を持っており、同時にその物理もよくの米国における基本特許を取得し、競理解されている。この発見は、安価な4‑D Neuroimaging (2001 年 8 月 27 日)
合他社が本特許に抵触する製品を販売
０ロス有機超電導エレクトロニクスや
4‑D Neuroimagingは最新のラジアル
していることに対しこれを禁止する特量子コンピューターのような用途に道型の脳撮像装置Magnes3600がミネアポ許侵害訴訟を起こしたと述べた。
を開くことになるかも知れない。
リスの退役軍人医療センターに設置さ2 0 0 1 年第 2 四半期の、総収入は （出典）
れたと発表した。
1,374,000ドル（前年同期15,000ドル）
Bell Labs scientists create record‑
このシステムは、脳機能の研究向けに達した。この結果2001年上期の総収breaking, high‑temperature organicに使用されることになる。同システム
入は前年同期 1 8 7 , 0 0 0 ドルに対し、 superconductor out of carbon buckyから得られた情報は、ミネアポリス大
1,886,000 ドルに上る。損失は、2001
balls
学の MRI センターのデータとともに、 年第 2 四半期、2001 年上期がそれぞれ(Lucent Technologies Press Release,
知覚、行動神経パルス、知覚行動の他
5,529,000ドル（前年同期3,782,000ド
August 30, 2001)
神経疾患の研究にも応用される。
ル）、1 0 , 2 7 6 , 0 0 0 ドル（前年同期
http://www.bell‑labs.com/news/2001/（出 典）
6,185,000 ドル）である。損失の増加
august/30/1.html
4‑D Neuroimaging Announces Opening
は、3Gプロトタイプの開発費及びアジ
詳細は出典を参照。
of Magnes 3600 Facility ‑ Veterans
ア、北米における 2G,2.5G システムの(ISTEC 国際部長 津田井 昭彦)
Administration Medical Center inフィールドテストの費用のため。
Minneapolis, MN Holds Inauguration （出典）of MEG Center
ISCO International Reports(4‑D Neuroimaging Press Release,
Substantial Revenue Increase inAugust, 27, 2001)
Second Quarter 2001 Financial
http://www.4dneuroimaging.com
Results (ISCO Press release; August
詳細は出典を参照。
14, 2001)
http://www.iscointl.com/
詳細は出典を参照。
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'01 年 10 月号 ‑6‑

【隔 月連 載記事 】
超電導エネルギーギャップの神秘（そ の４ ）
神秘（東京大学大学院
新領域創成科学研究科
教授 内田慎一

８．
超電導電流−位相の固さ
８．超電導電流−位相の固さと述べた。数のゆらぎは、その母数が大きければ大きい程起こり易い（母数が大きければ多少その数が変動しても系のエネルギー等に与える影響は小さい）。従って、ns が大きい超電導体程、位相が一様に揃い易い、すなわち位相のゆらぎが起こり難いといえる。このことから ns は位相の「固さ」を表すパラメーターでもある。
＊

電気抵抗がゼロだからマイスナー効果が出てくるわけではない。例えば、不純物や欠陥を含まない理想的な金属は、絶対零度でその電気抵抗はゼロになる。
しかし、T=0Kでもマイスナー効果を示さない。
電子の位相はバラバラであり、磁場が容易に侵入できるだけでなく、電場がなければ電流は流れない。

前回（その 3）、超電導ギャップはクーパー対の位相を「固く」すると述べた。止むを得ず数式を使う事になるが、量子力学では、位相θを持った荷電粒子が磁場の下で運動するとき、その粒子が運ぶ電流は、i ＝(q/m)(h ∇A )で与えられる。q は粒子の電θ− qA９．
高温超電導体の超電導ギャッ９．高温超電導体の超電導ギャッ
Aは磁場を作るポテンシャル、∇ θ荷、プ
は位相の空間変化を表している。単位
以下、話を高温超電導に移す。すで
体積にns個いるクーパー対が運ぶ電流に、§ 4（その 1）で高温超電導ギャッ
密度 j は、j ＝(2ens/m)( ∇ θ−2eA)とその異常な振舞を列挙した。
なるが、超電導ギャップの存在により、 プの特徴、
ここでは、それらをより具体的に述
磁場がかかっても位相の一様性が保たべることにする。先ず、前節（§ 7、§れるので、∇ θ＝0である。従って、超8）との関連で、高温超電導体でのΔとAとA
電導電流密度は js ＝(− 4e2ns/m)A
ns の意味を考える。
に比例することになる。この js と A との比例関係は、ロンドン方程式と呼ば
9.1 超電導ギャップと位相の固されているもので、超電導体には磁場がλ L 〜(mc2/nse2)1/2 程度の長さしか侵入
高温超電導体のクーパー対では、電できないというマイスナー効果を表す
子が相手の周りをグルグル回っているものである。λ L は磁場侵入長あるいはロンドン長と呼ばれる長さで、多く （有限の角運動量をもつd波となっている）。
通常の超電導体のクーパー対は角の超電導体で 0.1 〜 1 μ m である。
運動量ゼロ（s 波）の束縛状態で、その磁場を超電導体内部から排除すると重心を中心として、あらゆる方向に行いうマイスナー効果をもたらしている
き戻りする２つの電子を思い浮かべれのは、超電導体表面を流れる電流 js でばよい。
d波クーパ対の超電導ギャップある。この電流は、試料が超電導状態
Δは電子の運動方向により、ゼロからにある限り永久に流れ続け、しかもそ
最大値Δ0まで変化するが、超電導状態
れを駆動しているのは磁場で、電場を特徴づける（例えばξの大きさを決（起電力）はどこにも存在しない。これめる）のはΔ 0 である。
がゼロ抵抗の本質である。針金に電流
高温超電導体では、予想通り、Δ 0 はが流れるとその中心の周りに同心円状
かなり大きい値になっている。一方、の磁場が発生する。この針金が超電導
クーパー対密度 ns は、その常電導状態状態になると、マイスナー効果によりのキャリアー密度から想像できるよう
磁場が針金の外に押し出されるが、磁に、通常の超電導体より小さな値に場を排除する電流は針金の表面を針金なっている。高温超電導体の異常さのに沿って流れる。これが超電導電流で１つは、Δと ns の役割が入れ替わってあり、針金の両端には電圧（起電力）がいるようにみえることである。それを存在しない。ゼロ抵抗というのは、マ議論するためにns の次元をΔに合わせ
イスナー効果の1つの姿なのである。＊
る。n s に対応するエネルギーはクー
λ L の式及びロンドン方程式は、λ L
パー対のプラズマ振動エネルギーω ps
を決め、従って超電導電流を運ぶ能力〜(nse2/m)1/2である。
通常の超電導体でを表すのはクーパー対密度nsであるこはΔ≪ω ps であるのに対して、高温超とを示している。ns は超電導ギャップ
電導体では、特にそのアンダードープ
Δと並ぶ超電導の基本量であることが域においては上記の関係が逆転していわかる。
（「その２」で記した様にΔはる（Δ 0> ω ps）。超電導臨界温度 Tc に注
コヒーレンス長ξ＝hvF/Δと結びつい目すると、通常の超電導体では Tc とΔており、超電導にはλ L とξの2つの特の間に比例関係（Tc 〜Δ）が成り立っ
徴的長さスケールがある）。
ns は、また別の意味ももっている。 ているのに対して、高温超電導体で Tc
は、むしろ ns にスケール（Tc 〜 ns）し前回、クーパー対の位相が揃うためにていることが実験で確認されている。
は、その数がゆらがなければならない(c) ISTEC 2001

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この実験事実を上記のΔと h ω ps との大小関係に対応させると、次のような推論が成り立つ。
温度を上昇させて超電導状態がどのように壊れてゆくかを考えてみる。通常の超電導体ではΔ＜ω ps なので位相は充分に「固い」。それに比べてクーパー対の束縛「力」(Δ)が弱いため、温度上昇により破壊されるのはクーパー
対ということになる。クーパー対が完全に解離する温度が Tc である。高温超電導体の場合（Δ > ω ps）、弱いのは位相を揃える｢力｣（ns）である。温度上昇
により位相コヒーレンスが破壊されるが、対はそのまま残る可能性が大きい。
対は残っても位相が揃わなくなるため
マイスナー効果すなわち超電導電流が消える事になる。その温度が高温超電導体の Tc であり、従って Tc は対よりも位相すなわちns に支配されているというのが最近の考え方である。

図6. 超電導線の断面。電流と磁場の分布を示す。超電導電流は銅線の表面を紙面に向かって流れ、内部の磁場を排除している。

[これまでの連載記事の内容]
これまでの連載記事の内容]
超電導ｴﾈﾙｷﾞｰｷﾞｬｯﾌﾟ
の神秘
超電導ｴﾈﾙｷﾞｰｷﾞｬｯﾌﾟ
ｴﾈﾙｷﾞｰｷﾞｬｯﾌﾟの神秘
その 1（4 月号掲載）
1. はじめに
2. 半導体のｴﾈﾙｷﾞｰｷﾞｬｯﾌﾟと超電導ｷﾞｬｯﾌﾟ
3. 超電導ｷﾞｬｯﾌﾟと超電導特性
4. 高温超電導体のｷﾞｬｯﾌﾟ
その 2（6 月号掲載）
5.超電導ｷﾞｬｯﾌﾟの起源
6. 臨界温度とｺﾋｰﾚﾝｽ長
その 3（8 月号掲載）
7. 位相のｺﾋｰﾚﾝｽと準粒子
その 5（12 月号予定）で完結。

'01 年 10 月号 ‑7‑

第 14 回国際超電導シンポジ
開催速報
ウム(ISS2001)
ウム(ISS2001)(ISS2001)開催速報

読者
の広場
読者の広場

ISS2001 が神戸国際会議場で 9 月 25
日(火)から27 日(木)まで、国外参加者
約 100 名、国内参加者約500 名、合計約600名の研究者・技術者らの参加を得て開催され、無事終了した。
本年度の会議は、予想外の米国同時多発テロ事件の影響もあり、米国政府機関の参加講演者の変更やキャンセル
通知が多発したものの、口頭講演とポスター講演も含めた研究報告件数は約390件で事前登録数からの減少は小幅にとどまり、全体は大いに盛況であった。
開会式は、斉藤専務理事(ISTEC)の司会により、テロ犠牲者への哀悼の言葉で始められ、田中所長(SRL/ISTEC)により開会の挨拶が行われた。シンポジウ
ムは、ISS2001プログラム委員長の小林教授(大阪大)、Salama教授(ヒュースト
ン大)の座長により、特別基調講演・基調講演が行われ、2 日目からは、物理・化学、磁束物理、バルク / システム応用、線材・テープ / システム応用、薄膜・接合・デバイスの各セッションに分かれて活発な議論が行われた。
初日夕刻には約 200 名の出席者を得てバンケットが開かれ、活発な国際的技術交流の場となった。
最終日のクロージングアドレス・
セッションでは、物理・化学分野を山田教授（京都大学）、バルク / システム
応用分野を G . J . S c h m i t z 博士
(Access.eV 社）、線材・テープ / システ
ム分野をM.Suenaga博士(ブルックヘブ
ン国立研)、薄膜・接合・デバイス分野
をP.Seidel博士(独固体物理研)の各氏が、今回の会議の主要な成果と今後の見通しをまとめた。
超電導電子構造の解明、MgB2 を始めとする超電導新材料、成膜技術、線材と TFA‑MOD 製造技術やデバイス・シス
テム技術の各技術分野の着実な進展があったことが述べられた。
この会議の成果や詳細に付いては来月号で改めて報告される予定である。
最後に田中所長の閉会の挨拶と共に、
2002年度の横浜での開催計画と研究開発の進展および、超電導産業技術としての実用化への更なる期待が宣言され、盛況裡に終了した。
本年度は同時に神戸国際展示場で、9月26日から28日までISS2001展示会が開催され、新聞社やTV 局の取材等も行
われ大きな反響があった。今回は , 神戸国際産業フェアの一環として特別ブースを設定したので、多数の非専門家の見学者があり超電導基礎研究から
産業技術までが紹介され、実用化の現状に多くの関心と好評を得た。
(ISTEC 調査企画部 正畑伸明)

Q： 実用超電導材料が実用状態にある
とき、物質中のどれほどの電子が超電導に寄与しているのでしょうか？
(匿名)新聞ヘッドライン(8/20‑9/13)

Q&A○電力貯蔵装置の構造材半減 線材に働く力制御 超電導コイル開発
東工大 8/20 日本経済新聞○東大 室内で世界最強磁場 リニアの 100 倍 新材料開発に一役
8/20 日本経済新聞、 8/21 日刊
工業新聞○超電導物質 電子の様子を観察
東大・阪大 材料研究の新手法
8/23 日経産業新聞○研究進む二ホウ化マグネシウム 優
れた超電導物質に期待8/28 日刊工業新聞○マグネオ技研 超伝導磁気力を向上
完全版の製品化目指す
8/29 日本工業新聞○零下156度で超電導 米ベル研新物
質発見
8/31 日本経済新聞、日経産業新聞、
読売新聞○ナノテク新材料を初量産 三菱化
学・三菱商事
9/8 日本経済新聞（夕）○富士電機 超低温の小型冷凍機 通
信機器やセンサー用
9/11 日経産業新聞、電気新聞

A： PbやNbのような金属超電導体を考える。T>Tcの常電導状態の電気伝導を担うのは 1cm3 あたり 1022 個程度存在する伝導電子（伝導帯を占有している電子）である。T<Tc に冷やすとフェルミ準位近くの電子間に引力が働いて、クーパー対が形成される。
もとの金属のフェルミ準位近くの電子だけがクー
パー対に参加するのではない。
金属が常電導部分と超電導部分に相分離しな
い限り、すべての伝導電子がクーパー対を形成する。
現実の超電導物質あるいは超電導材料で問題となるのは、材料を超電導状態にしたとき、
その超電導電流を運ぶ能力である。本号の｢超電導ギャップの神秘（その 4）｣で解説したように、その能力は磁場侵入長λ L の逆 2 乗
λ ‑2L で測られる。物質パラメーターとしてのλ ‑2L はクーパー対の数に対応するものであるが、超電導材料では、不純物、ピン止め中心や材料の表面・界面等の影響でλ L は物質パラ
メーターとしての値よりも一般的に長「読者の広場」へのご意見ご質。超くなる（能力λ ‑2L は小さくなる）
問等みなさんの投稿をお待ちして電導材料では、
必ずしもすべてのクーおります。
パー対が有効に超電導電流に寄与しているわけではない。但し、ここでいう能力と臨界電流は別物である。
臨界電流は磁束ピン止めの中心や表面などの
e‑mail to:外的要因によって決まる。
超電導材料
web21@istec.or.jp
は超電導物質の能力を多少犠牲にして、実用特性（臨界電流）を稼いでいるのである。
(回答者：東京大学大学院
超電導 Web21 10 月号
新領域創成科学研究科
教授 内田慎一)
2001 年 10 月発行

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'01 年 10 月号 ‑8‑