�Z�Q、スピントロニクスという�@称でTMRのようにスピンを使ったデバイスの研�|が進�tしている。�峙�の磁気ディスク読み�Dりヘッドだけでなく、LSIの分野でも早稲田�j(lu┛)学グローバルCEO講演会で�ｱI�dスタンフォード�j(lu┛)学教�b（参考�@料4）が「��(j┤ng)来はスピントロニクス？」と言及しているし、SEMATECH Symposium Japan 2010ではD. Armbrust（参考�@料5）がbeyond CMOS時代の�~���t��として、STT（Spin Torque Transfer）RAMをあげている。またIMEC Executive SeminarではD. Verkest（参考�@料6）がF(xi┐n)EOL(Front End Of Line　LSIのウェーハ�i工��)の��(j┤ng)来�\術としてVFET(Vertical FET、SIT)、TFET(Tunnel FET)と共にスピントロニクスを掲げてTMR素子に�R�`している。

TMR素子は、図1の模式図のように薄い絶縁膜を介して2��の磁性材料を接合させた構�]を�eち、接合を流れるトンネル電流の電気�B(ni┌o)�^の変化を使うデバイスである。�tち両�笋亮Ю�材料の磁化の向きが揃っているときと、反�憾�きになっているときとでは電気�B(ni┌o)�^値が異なり、�i�vの�B(ni┌o)�^値に比較して後�vの�B(ni┌o)�^値が高くなる。したがって模式的に説��すると�i�vの場合(図1A)は接合を流れる電流の�B(ni┌o)�^Rpが小さいのでランプは点�iするが、後�vの場合（図1B）は電気�B(ni┌o)�^Raが�j(lu┛)きくなり、ランプは点�iしない。このとき〔（Ra−Rp）/Rp〕・100%の値を磁気�B(ni┌o)�^比という（参考�@料7）。この比が高いほど検出感度が高いことになる。

宮��先�擇魯肇鵐優觴У��B(ni┌o)�^比が数%であった時代に、�k挙に18%という高い磁気�B(ni┌o)�^比（参考�@料8）を��(j┤)して、世�cを驚かせ、次いで50%という値を記�{し（参考�@料9）、TMR素子実��化への�O(p┴ng)を��いた。これが今日の磁気ハードディスクの読み�Dりヘッドの進歩のきっかけとなる。また電気�B(ni┌o)�^が変化するこの効果は不ｧ発性メモリーにも使えるので、�峙�のようにLSI分野でも��(j┤ng)来�\術の�~���t��とみなされている。

図1　トンネル磁気�B(ni┌o)�^効果を説��する模式的な�v路図

筆�vはこの仕��を担当し、久しぶりにトンネル効果についてリフレッシュすることができた。しかしまず頭をよぎったのは、「スピン」や「磁気�B(ni┌o)�^効果」、そして「トンネル効果」を�k般にわかりやすく説��するにはどうしたらよいかということであった。宮��先�擇忙任Δ函◆屐悒好團鵝戮魯侫�ギュアスケートなどで�R��みがあるためか、読�vもなんとなく、すっとわかってくれるし、『磁気�B(ni┌o)�^』も電磁気学を復�{すれば判ってもらえるが、『トンネル効果』の説��は�Mしい」とのことであった（参考�@料10）。

「トンネル効果」に関してはインターネットなどで調べると、�~単なアナロジーとしてはいろいろな説��に出会う。しかしどうしても古�Z��学の�覦茲鮟个襪海箸�できず、厳密性に�L(f┘ng)ける。トンネル効果が�k般に��(m┬ng)られるようになったのはエサキダイオードの発��（参考�@料11）による。�g々�椶鵑世�、�mいエサキダイオードなどで「トンネル効果」という語は�Jにポピュラーになっているので、薄い接合の場合はそういうことが��きるのだと読�vに思っていただくこととして、�J著（参考�@料3）では深入りしないことにした。

筆�vも卒業�b文や�T士�b文で恩師、�ﾟ圭Y(ji└)�k教�bより「エサキダイオードのトンネル効果」というテーマを与えられ、�]��ヘリウム�a(b┳)度で電流―電圧��性を�R定して、フォノンの関与する電流（フォノンアシステッドトンネル電流）を�莟Rした時代があった。5×10¹⁹/cm³のGaをドープしたp型Ge�屬法�Sbドットを乗せ、���X(qi│n)��冷してn型合金層を作るとエサキダイオードが出来る。当時、�ﾟ係��|室では��て�}作りでサンプルを作っていた。�Z労したのは、顕微��(d┣)の下でその微小ドットにリード線を�Dり��ける作業であった。サンプルができなければ�R定もできず、研�|室の報告会では極めて居心地が�Kいことになる。古稀を越えた今でも、もうすぐ半世紀も経つというのに「サンプルができない」と夢にうなされることがある。

本�Mの�貉櫃箸歪樟楷愀犬�ないので、参考図に掲げたが、そのダイオードの電流‐電圧（I-V）��性の微分（dI/dV）をとると、TA(Transverse Acoustic)、LA(Longitudinal Acoustic)、TO(Transverse Optical)、LO(Longitudinal Optical) の�Q(ch┘ng)フォノンの関与する電流成分が�莟Rできる（参考�@料12）。I-V��性の変化分を検出する感度を�屬欧襪燭�d²I/dV²をとる場合もあり、��(r┫n)��性電子トンネル分光法、あるいはトンネルスペクトロスコピーとも�}ばれる。Geの場合は間接���．肇鵐優襪任△襪�、例えばGaAsで作ったダイオードでは直接���．肇鵐優襪箸覆蝓▲璽蹈丱ぅ▲����Zで図2Aのような異常な��性が現れる。これはゼロバイアスアノーマリーズ（zero bias anomalies）と�}ばれている（参考�@料13）。

TMRの研�|にも、このトンネルスペクトロスコピーとゼロバイアスアノーマリーズが登場する。図2Bはトンネル磁気�B(ni┌o)�^素子の場合の例（参考�@料14）である。

図2　ゼロバイアスアノーマリーズの例
A: GaAsバックワードダイオードのdI/dV-V��性（参考�@料13）、B: CoFeB/Al-O/CoFeBトンネル磁気�B(ni┌o)�^素子のd²I/dV²-V��性（参考�@料14）　いずれも�]��He�a(b┳)度での�R定

宮��先�擇蓮崕j(lu┛)きな研�|成果は何もない所に、パッと�擇泙譴襪發里任呂覆�、関連した、いくつかの研�|の中から�擇泙譴襪里��k般的である」と繰り返し述べている（参考�@料15,16）。また朝日賞�p賞式で「テーマは�Wから�Tって来たり、地から湧いてくるものではない。�Hくの先人がいたからこそ、このテーマにたどり��くことができた。しかも先人たちが研�|を��中で�Vめてくれておりました」と述べている（参考�@料17）。

宮��先�擇龍叛咾鮗{いかけていて、時代はかなり�`れているとはいえ、筆�v�O身せっかくこのような研�|テーマを与えられていながら、なぜこの分野に思いを馳せることができなかったのかと、�ﾟ契��擇砲禄j(lu┛)変申し�lない気�eちで�k�Jになった。エサキダイオードとTMRとでは分野が異なっているとしても、そこは同じトンネル現��(j┫)なので、「先人達が研�|を��中で�Vめていた」と言われるのは、グサリと胸に突き刺さる辛いものがある。　

さて日本の半導���噞が世�c�k、二を争っていた時代は、�攵厙理、工場管理�\術もトップレベルを走っており、日本は管理�\術が進んでいるから�攵�もうまく行くのだと言われていた。ところが半導��デバイス�噞が�f国、��湾、中国に座を奪われるに伴い、最�Zの学会誌、例えばIEEE Trans. Semiconductor Manufacturingに現れる�攵厙理�\術の�b文は、圧倒的に��(sh━)国や東南アジアからの投�M�b文が�Hくなって、日本発の�b文は影を��(l━)めてしまった（�R1）。�噞と共に�攵厙理�\術分野の学問も�k緒に�‥召靴討靴泙辰心兇�し、予期されたこととはいえ、これが�攵��‥召箸いΔ海箸�と、あらためて愕��とする。

TMRに代表されるスピントロニクスの分野は、まだ日本がリードしているので、ぜひ権�W(w┌ng)確保に努める��要がある。図3は�Jに述べた�蠢���(m┬ng)のχLUS Greenソフト（参考�@料18,19,20）を��いて�u(p┴ng)たレーダーチャートである。ここでは日本����?z─i)�のデータベースから（独）工業所�~権情報・研�T館の����電子図書館IPDLで2009�Q3月17日に「宮��照�x」とインプットし、�u(p┴ng)られた12�Pのリストから発��の�@称の異なる������細書7�Pをピックアップして、その��単語を入��し、関連����の��貌の�S瞰を試みた。詳細は�Jに記述（参考�@料3）した通りであるが、�k�j(lu┛)学の研�|室で、周辺����まで��てを���海垢襪海箸鷲垈��Δ覆里如△爾匸噞�c�k丸となって、この日本で開発された�\術の権�W(w┌ng)確保に努めていただきたいと願う。

図3　宮������7�Pとそれと類�瑤�����群を��(j┤)す、χLUS Greenによるレーダーチャート

スピントロニクス�\術を�攵��ヾ匹垢詭ね茲��Bをするのは時期尚早だが、このスピントロニクスなどへの�O(p┴ng)を��くナノテクノロジの分野でも、IEEE Trans.誌に見る�b文掲載数では、�f国、��湾、など東南アジアからの�Pびが最�Z著しい（�R2）。宮��先�擇�TMRの研�|を�M(f┬i)��した理�y(t┓ng)は「先を見通せたから」だと答えてくれた（参考�@料3）。是��(r┫n)、先を見極める眼��の鍛錬と、きっかけを見逃さず挑戦する気��を充実させ、スピントロニクスを含めナノテクノロジ分野での日本の�噞��性化と�噞財�堍確保を期待したい。半導��や�]晶�噞のように、長�Qにわたり営々と研�|開発した成果が、わずか数�Qで他国に��(ch┳)り�Dられてしまうのは、��にやるせないからである。ましてや「日本人が研�|を�Vめてくれたのが�mいした」などと後世、他国の研�|�vに言われないためにも、開発実��化研�|の奮���M(f┬i)��を期待したい。

＜�a��＞
著書（参考�@料3）では�L�Cの都合で入れられなかったが、この調�hにはご�H忙の中をインタビューに応じていただき、その後もご指導いただいた宮��先�擇函�宮��先�擇鯆樟椶款匆陲い燭世�、インタビューにも同伴いただいた元宮��研�|室で元NECトーキン磯��������(hu━)、さらにその磯����(hu━)をご紹介いただきました元NECトーキン代表�D締役副社長内�兔�男��(hu━)に�j(lu┛)変お世�Bになった。また調�hをまとめる段階では��田���R先端?j┴)�財団常任理��で東�B��工�j(lu┛)�@誉教�b、元��LSI�\術研�|組合共同研�|所所長の��(k┫)井康夫先�擇鬚呂犬瓠���(l┬)城��(hu┐)男専��理��、溝渕裕��(hu┐)理��や他のプログラムオフィサー、プログラムスペシャリストの��(sh┫)々にご指導と�Hくのご�T見を賜った。またいつものように本�Mはセミコンダクタポータル��集長�氾跳�二��(hu━)に�h読をしていただいた。��せて厚く御礼申し�屬欧襦�

参考図　5×10¹⁹/cm³のGaをドープしたp型Ge�屬法�Sbドットを乗せ、���X(qi│n)��冷して作ったエサキダイオードにおいて、�]��ヘリウム�a(b┳)度にした時に、微分コンダクタンス（dI/dV）-V��性で検出されるフォノンアシステッドトンネル電流（参考�@料12）

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参考�@料
1. 例えば��(k┫)井康夫��、「世�cをリードするイノベーター」、オーム社刊(2005)
2. 同様に��(k┫)井康夫��、「���S及度で世�cを変えたイノベーター」、オーム社刊(2007)
3. ��(k┫)井康夫��、「�����vの�l(shu┴)かさを創出したイノベーター」、オーム社刊(2010)、pp.231-260��7章 宮��照�x トンネル磁気�B(ni┌o)�^効果（TMR）の先�~的開発�v
4. Y. Nishi, "Semiconductor technology' Old but still New' ",　The 4th Intern. Symp. Waseda University Global COE Program, "Intern. Res. Edu. Center for Ambient SoC", "Intern. Symp. on Past, Present, and Future of Semiconductor technology", (2009.5.29)
5. D. Armbrust, "SEMATECH: Creative Collaboration in Advanced Technology R&D", SEMATECH Symposium Japan 2010 (Sep. 15, 2010)
6. D. Verkest, "Technology-Design Interaction", Towards the Ultimate IC, IMEC Executive Seminar 2010(Nov. 16. 2010)
7. 宮��照�x、「スピントロニクス」、日刊工業新聞社刊、(2004)、pp.100-101
8. T. Miyazaki and N. Tezuka, "Giant Magnetic Tunneling Effect in Fe/Al₂O₃/Fe Junction", J. Magn. Magn. Mater. 139, L231 (1995)
9. X.-F. Han, T. Daibou, M. Kamijyo, K. Yaoita, Y. Ando, and T. Miyazaki, "Jpn. J. Appl. Phys. 39, Part2, No.5B, L439 (2000)
10. 宮��照�xインタビュー(2009�Q7月2日)
11. L. Esaki and Y. Miyahara, Solid-State Electronics 1, 13 (1960)
12. M. Kamoshida, K. kijima, and J. Nishizawa, "Components of the Tunnel Current in Sb-Alloyed Diodes and (Sn-Sb)-Alloyed Diodes", RIEC Technical Report TR-11 (1966) , published by the Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University
13. M. Kamoshida, M. Takusagawa, K. Demizu, K. Takahashi, and J. Nishizawa "Various Structures of Conductance Anomalies near Zero-Bias in GaAs Backward Diodes", RIEC Technical Report TR-16 (1966) , published by the Research Institute of Electrical Communication, Tohoku University
14. 例えばM. Mizuguchi, Y. Hamada, R. Matsumoto, S. Nishioka, H. Maehara, K. Tsunekawa, D. D. Djayaprawira, N. Watanabe, T. Nagahama, A. Fukushima, H. Kubota, S. Yuasa, M. Shiraishi, Y. Suzuki, "Tunneling Spectroscopy of Magnetic Jubctions: Comparison between CoFeB/MgO/CoFeB and CoFeB/Al-O/CoFeB", J. Appl. Phys. 99, 08T309 (2006)
15. 例えば宮崎照�x、�j(lu┛)兼��(chu┐ng)�}、桜庭裕弥、渡邉�j(lu┛)輔、Resul Yilgin、佐久間昭��(l┐i)、�W藤康夫、久保田均、"スピントロニクスの形成と発�t"、�g��及び�g��冶金55、109 (2008)
16. 宮崎照�x、"TMR効果の歴史と�t望"、まぐね/Magnetics Jpn. 3, 212 (2008)
17. "仲間と越えた�xの谷　　東���j(lu┛)教�b　宮崎照�x��(hu━)"、朝日新聞　2008.01.30　東�B朝刊24ページ
18. �r志田元孝、"類��性で検索するツールと����電子図書館での�~機薄膜����の分析"、セミコンポータル（2010�Q4月22日）
19. χLUSに関しては中��達�據�"��3章情報ネットが作る新しい��(m┬ng)"、「共に�擇�る��(m┬ng)�L(f┌ng)」��田���R先端?j┴)�財団��、化学同人�?009.10）に詳しい
20. 中��達�據�"����文献を�S瞰して脅威に気づきチャンスをモノにする"、 ����?z─i)�、「�?m┬ng)的財�撐�Sに�@する����情報分析��例集」(2010.4)

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�R1. 例えば2010�QのIEEE Trans. Semicond. Manuf誌1�Q間4冊の掲載�b文を分析すると、�攵����]の要素�\術では日本から数�Pあるものの、�攵����]のための�攵厙理、工場管理、����管理等の管理�\術では、��(sh━)国26�P、アジア（��湾7�P�f国3�P中国2�P）12�P、欧��3�Pに�瓦掘�日本からは見当たらない
�R2. IEEE Trans. Electron Devices誌でこの��向に気が��いたので、試みにIEEE Trans. Nanotechnology誌で2010�Qの1�Q間分6冊に掲載された�b文104�Pを調べた。筆頭�v（所�錙砲涼楼菠未任蓮�����(sh━)54�P、アジアオセアニア33�P、欧��17�Pであるが、アジアオセアニア33�Pの内�lは�f国12�P、中国10�P、��湾3�Pで合��27�P(82%)を��めており、日本は1�Pしか見当たらず、それも筆頭�vは�粒��擇任△襦ｍ���(sh━)54�Pの内、筆頭�vが�f国、中国�Uの�@�iの�b文が18�Pで1/3を��め、日本人�@の筆頭�vの�b文はこの中にも見当たらない。仮に彼らが帰国すると����(sh━)と並ぶ勢��になる。日本が�u(p┴ng)�Tとする分野の投�M先が、�駘�、化学などもう少し基礎的な雑誌に集中していて、この学術誌とは異なるためかとも考えられる。しかしナノテクノロジの応��分野を考えるときの�kつの分野として、この学術誌に現れる動向は無��できない。