DE3013045A1 - METHOD FOR PRODUCING SOLID, PERFECT SINGLE-CRYSTAL PEARS FROM GADOLINIUM-GALLIUM-GARNET - Google Patents
METHOD FOR PRODUCING SOLID, PERFECT SINGLE-CRYSTAL PEARS FROM GADOLINIUM-GALLIUM-GARNETInfo
- Publication number
- DE3013045A1 DE3013045A1 DE19803013045 DE3013045A DE3013045A1 DE 3013045 A1 DE3013045 A1 DE 3013045A1 DE 19803013045 DE19803013045 DE 19803013045 DE 3013045 A DE3013045 A DE 3013045A DE 3013045 A1 DE3013045 A1 DE 3013045A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- iridium
- crucible
- melt
- pear
- gadolinium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B15/00—Single-crystal growth by pulling from a melt, e.g. Czochralski method
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/16—Oxides
- C30B29/22—Complex oxides
- C30B29/28—Complex oxides with formula A3Me5O12 wherein A is a rare earth metal and Me is Fe, Ga, Sc, Cr, Co or Al, e.g. garnets
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
Die Erfindung "betrifft ein Verfahren zur Herstellung massiver, perfekter Einkristalle aus Gadolinium-Gallium-Granat, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung derartiger Kristalle aus einer in einem Iridiumtiegel gehaltenen Oxidschmelze. The invention "relates to a process for the production of massive, perfect single crystals of gadolinium gallium garnet, in particular a process for the production of such crystals from an oxide melt held in an iridium crucible.
Kristalle aus Gadolinium-Gallium-Granat werden nach dem bekannten Czochralski-Verfahren in massiver Form hergestellt, indem ein Keimstab aus einer Schmelze von Gadoliniuoxid (GdpO,) und Galliumoxid (Ga2O,) in einem Molverhältnis von 3 : 5 gezogen wird. Die Schmelze wird in üblicher Weise in einem Tiegel gehalten, wobei Iridium wegen seiner bekannten physikalischen und chemischen Eigenschaften als das beste Metall angesehen wird. Es ist auch bekannt, dass ein aus Iridium bestehender Deckel für den Iridiumtiegel als Schutzschicht gegen abstrahlende Wärme benutzt wird. Der aus Gadolinium-Gallium-Granat bestehende Einkristall wird in Form einer länglichen Birne von rundem Querschnitt hergestellt und danach in Scheiben geschnitten, um in der Elektronik als Substrate zu dienen, auf die eine dünne Schicht aus Eisengranat durch epitaxiales Wachsen aufgebracht wird. Hierbei ist es sehr wichtig, dass die Substrate und die daraus gebildeten Kristalle keine Unreinheiten, z.B. in Form von Iridiumeinschlüssen, aufweisen. Derartige Einschlüsse führen nämlich zur Bildung epitaxialer Schichten auf den kristallinen Substraten mit den bekannten schädlichen Wirkungen.Gadolinium gallium garnet crystals are produced in massive form using the known Czochralski process by pulling a seed rod from a melt of gadolinium oxide (GdpO,) and gallium oxide (Ga 2 O,) in a molar ratio of 3: 5. The melt is kept in a crucible in the usual way, iridium being regarded as the best metal because of its known physical and chemical properties. It is also known that a lid made of iridium is used for the iridium crucible as a protective layer against radiant heat. The single crystal, made of gadolinium gallium garnet, is made in the shape of an elongated pear with a round cross-section and then cut into slices to serve as substrates in electronics, on which a thin layer of iron garnet is applied by epitaxial waxing. It is very important here that the substrates and the crystals formed from them do not have any impurities, for example in the form of iridium inclusions. Such inclusions lead to the formation of epitaxial layers on the crystalline substrates with the known harmful effects.
Es wurde festgestellt, dass diese Iridiumeinschlüsse besonders häufig im unteren Teil der nach dem Czochralski-Verfahren erzeugten Birnen, d.h. in ihrem letzten Wachsturnsabschnitt, anzutreffen sind.It was found that these iridium inclusions were particularly common in the lower part of the Czochralski process Pears to be found, i.e. in their last phase of growth are.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung massiver, perfekter Einkristallbirnen aus Gadolinium-Gallium-Granat vorzuschlagen, die im wesentlichenThe invention is therefore based on the object of a method for producing solid, perfect single-crystal pears from gadolinium-gallium-garnet propose that in essence
0300A2/08250300A2 / 0825
frei von Iridiumeinschlüssen sind.are free of iridium inclusions.
Ein Beispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An example of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Einrichtung zur Ausführung der Erfindung;1 shows a device for carrying out the invention;
Fig. 2 einen erfindungsgemäss hergestellten, birnenförmigen Einkristall mit im wesentlichen rundem Querschnitt;2 shows a pear-shaped single crystal produced according to the invention with an essentially round cross-section;
Fig. 3 eine Tiegelanordnung der Fig. 1 vor der Kristallbildung; undFIG. 3 shows a crucible arrangement from FIG. 1 before crystal formation; FIG. and
Fig. 3b die Anordnung der Fig. 3a während der Kristallbildung, und 3cFig. 3b shows the arrangement of Fig. 3a during crystal formation, and 3c
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung perfekter Einkristalle aus Gadolinium-Gallium-Granat in Birnenform mit im wesentlichen rundem Querschnitt beinhaltet folgende Schritte:The inventive method for producing perfect single crystals made of gadolinium gallium garnet in the shape of a pear with an essentially round cross-section includes the following steps:
a) Bilden einer Schmelze durch Erhitzen einer Mischung aus Gadoliniumoxid (Gd2O,) und Gplliumoxid (Ga2O,) in einem Molverhältnis von 3 : 5 in einem Iridiumtiegel mit einem Iridiumdeckel mit runder Öffnung, wobei der Deckel über der Schmelzoberfläche nur etwas grosser als der Querschnitt der zu erzeugenden Kristallbirne ist und die Schmelze Temperaturen zwischen 17oo° und 18oo° C hat;a) Forming a melt by heating a mixture of gadolinium oxide (Gd 2 O,) and gpllium oxide (Ga 2 O,) in a molar ratio of 3: 5 in an iridium crucible with an iridium lid with a round opening, the lid only slightly above the melt surface is larger than the cross-section of the crystal pear to be produced and the melt has temperatures between 17oo ° and 18oo ° C;
b) Einführen eines Kristallstabes aus einem Einkristall von Gadolinium-Gallium-Granat durch die runde Öffnung des Iridiumdeckels in die Schmelze;b) introducing a K r istallstabes of a single crystal gadolinium gallium garnet through the round opening of the iridium cover into the melt;
c) Zuführen einer StickstoffatmoSphäre, die etwa o,5 bis 3 Vol.-?o Sauerstoff enthält;c) Supplying a nitrogen atmosphere, which is about 0.5 to 3 vol .-? O contains oxygen;
d) Herausziehen des Keimstabes aus der Schmelze von Gadolinium-Gallium-Granat, die am Keimstab verfestigt undd) pulling out the germinal rod from the melt of gadolinium-gallium-garnet, which solidified on the germinal rod and
kristallisiert ist, um eine längliche massive Kristall-030042/0825 is crystallized to an elongated massive crystal 030042/0825
3Q13Ü453Q13Ü45
birne mit im wesentlichen rundem Querschnitt zu bilden, deren Durchmesser etwas kleiner als die runde Öffnung im Iridiumdeckel ist, so dass die Birne durch die Öffnung des Iridiumdeckels geführt werden kann, wenn die Länge der Birne zunimmt und mehr Schmelze an ihrer Oberfläche aufnimmt, wobei die Schmelze im Iridiumtiegel in einem Raum gehalten wird, der von den Wänden und dem Deckel des Tiegels und vom Mantel der Kristallbirne gebildet ist; undTo form a pear with a substantially round cross-section, the diameter of which is slightly smaller than the round one Opening in the iridium cover so that the bulb can be guided through the opening in the iridium cover, as the length of the bulb increases and more melt picks up on its surface, the melt in the iridium crucible is kept in a space by the walls and lid of the crucible and by the shell of the Crystal pear is formed; and
e) Einführen eires ständigen Stickstoff stromes, der etwa o,5 bis 3 Vol.-Ji Sauerstoff im Tiegelraum enthält und eine genügende Geschwindigkeit hat, um eine Stickstoff atmosphäre aufrecht zu erhalten, die etwa o,5 bis 3 % Vol.-# Sauerstoff enthält. e) Introducing a constant stream of nitrogen which contains about 0.5 to 3% by volume of oxygen in the crucible space and has a speed sufficient to maintain a nitrogen atmosphere containing about 0.5 to 3% by volume of oxygen contains.
Der Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht im Gegensatz zu früheren Kristallherstellungsverfahren darin, dass bei Einsatz eines Iridiumtiegels und eines Iridiumdeckels eine kontinuierliche Stickstoffatmosphäre bei einem Sauerstoffgehalt von etwa o,5 bis 3 Volr%, bevorzugt 2 Vol.-% Sauerstoff über der Schmelze im Tiegel, an der Innenseite des Tiegels und den Innenseiten des Tiegelraumes aufrecht erhalten wird.The advantage of the present invention over previous crystal manufacturing processes is that at Using an iridium crucible and an iridium lid, a continuous nitrogen atmosphere with an oxygen content from about 0.5 to 3% by volume, preferably 2% by volume, oxygen is maintained above the melt in the crucible, on the inside of the crucible and the inside of the crucible space.
Fig. 1 zeigt eine Kammer 1 zur Aufnahme der Kristall-Zieheinrichtung und der Gasatmosphäre. In der Kammer 1 ist in einem aus Iridium hergestellten Tiegel eine Schmelze 9 aus Gadoliniumoxid (GdpO,) und Galliumoxid (Ga2O,) in einem Molverhältnis von 3 : 5 enthalten. Ein Deckel 16 aus Iridium mit einer zentral angeordneten, runden Öffnung 17 schliesst den Tiegel 8 nach oben ab, wobei die Innenseite des Deckels 16 als Strahlenschutz dient, um Wärmeverluste der Schmelze 9 zu verringern. Die zentral angeordnete Öffnung 17 ist etwas grosser als der runde Querschnitt der zu erzeugenden, in Fig. 2 dargestellten Kristallbirne 25. Der Riegel 8 weist an seinen Seiten und am Boden eine Isolierung 15 auf. Die Isolierung 15 besteht bevor-Fig. 1 shows a chamber 1 for receiving the crystal pulling device and the gas atmosphere. The chamber 1 contains a melt 9 of gadolinium oxide (GdpO,) and gallium oxide (Ga 2 O,) in a molar ratio of 3: 5 in a crucible made of iridium. A lid 16 made of iridium with a centrally arranged, round opening 17 closes the crucible 8 at the top, the inside of the lid 16 serving as radiation protection in order to reduce heat losses from the melt 9. The centrally arranged opening 17 is somewhat larger than the round cross section of the crystal pear 25 shown in FIG. 2 to be produced. The bolt 8 has an insulation 15 on its sides and on the bottom. The insulation 15 is preferably
030042/0325030042/0325
zugt aus Zirkondioxid und dient dazu, die Schmelze in dem erforderlichen Energiezustand zu halten, den thermischen Gradienten längs des Tiegels zu reduzieren, TemperaturSchwankungen aufgrund von Unterschieden in der Netzspannung, konvektive Abkühlungseffekte aus der gegebenen Atmosphäre sowie andere Störungen herabzusetzen oder auszuschalten. Ein am Boden des Tiegels 8 angeordnetes Rohr 11 dient zur Temperaturmessung, z.B. mit einem Strahlungspyrometer, das auf die Mitte des Bodens des Tiegels 8 einstellbar ist.added from zirconium dioxide and serves to the melt in the required Energy state to keep the thermal gradient along the crucible to reduce temperature fluctuations due to differences in line voltage, convective cooling effects from the given atmosphere, as well as others Reduce or eliminate interference. A tube 11 arranged at the bottom of the crucible 8 is used to measure the temperature, e.g. with a radiation pyrometer which can be adjusted to the center of the bottom of the crucible 8.
Eine aus Aluminiumoxid hergestellte keramische Scheibe 4 wird von einem Rohr 5 getragen, das bevorzugt aus Zirkonoxid besteht. Die Scheibe 4 dient als sekundärer Strahlenschutz, um die aus der Atmosphäre von oben in den Tiegel eindringenden Konvektdpns ströme zu beschränken und davon abzuhalten, dass sie den wachsenden Kristall erreichen. Diese Einrichtung dient also dazu, den senkrechten Temperaturgradienten in der Nähe des wachsenden Kristalls zu reduzieren und die Wirkung der keramischen Scheibe 7 zu erhöhen.A ceramic disc 4 made of aluminum oxide is carried by a tube 5, which is preferably made of zirconium oxide. The disk 4 serves as a secondary radiation protection to prevent those penetrating into the crucible from above from the atmosphere Konvektdpns to restrict currents and prevent them reach the growing crystal. This device therefore serves to reduce the vertical temperature gradient in the vicinity of the to reduce growing crystal and to increase the effect of the ceramic disc 7.
Eine aus Siliciumdioxid bestehende Hülse 6 dient zum Halten der Isolierung 15 und ist Teil der den Tiegel 8 umgebenden Isolierung. Das Rohr 5 zum Halten der keramischen Scheibe 4 ist ebenfalls ein Teil des Isoliersystems.A sleeve 6 made of silicon dioxide is used to hold the insulation 15 and is part of the one surrounding the crucible 8 Insulation. The tube 5 for holding the ceramic disc 4 is also part of the insulation system.
Der Tiegel 8 und seine ihn umgebende Isolierung sind auf einem keramischen Sockel 12 angeordnet, der z.B. aus Zirkondioxid besteht. Die gesamte Einrichtung ist durch ein glockenförmiges Gefäss 3 gegenüber einer Grundplatte 13 abgedichtet. Die Grundplatte 13 besteht aus geeignetem Material, z.B. aus Silikon enthaltender Glasfaser. Der Hauptanteil der vorgegebenen Atmosphäre für das Innenteil des Gl ockengef ässes 3, z.B. eine mit der Schmelz im Tiegel nicht reagierenden Gasatmophäre, wie z.B. Stickstoff mit o,5 bis 3 Vol.-?£, bevorzugt 2 Vol.-?£ Sauerstoff, wird in einem ständigen Strom in ein SichtrohrThe crucible 8 and its surrounding insulation are arranged on a ceramic base 12 made of zirconium dioxide, for example consists. The entire device is sealed off from a base plate 13 by a bell-shaped vessel 3. The base plate 13 is made of a suitable material, for example glass fiber containing silicone. The main part of the given Atmosphere for the inner part of the bell jar 3, e.g. a gas atmosphere that does not react with the enamel in the crucible, such as nitrogen with 0.5 to 3 vol .-%, preferably 2 vol .-% Oxygen, is in a constant stream into a sight tube
030042/082S030042 / 082S
3Q13U453Q13U45
eingeleitet, das mit dem Rohr 11 in Verbindung steht. Das in das Glockengefäss 3 eingeleitete Gas tritt durch die Öffnung 18 aus dem Glockengefäss 3 aus, durch welche der Keimstab 2 geführt wird. Der Keimstab 2, der z.B. aus Aluminiumoxid besteht und ein Keimstabteil 21 aufweist, ist ein Einkristall aus Gadolinium-Gallium-Granat, dessen Längsachse 2o mit der Wachstumsachse 3o der Kristallbirne 7 zusammenfällt, wobei der Einkristall des Keimstabteiles 2· eine bestimmte Orientierung hat, die von der späteren Verwendung abhängt. Ein solcher Keimstab kann in üblicher Weise hergestellt und zur Herstellung von massiven Einkristallen Verwendung finden.initiated, which is in communication with the tube 11. The gas introduced into the bell jar 3 emerges from the bell jar 3 through the opening 18 through which the germination rod 2 is guided. The seed rod 2, which consists, for example, of aluminum oxide and has a seed rod part 2 1 , is a single crystal made of gadolinium gallium garnet, the longitudinal axis 2o of which coincides with the growth axis 3o of the crystal bulb 7, the single crystal of the seed rod part 2 having a certain orientation, which depends on the later use. Such a seed rod can be produced in the usual way and used for the production of massive single crystals.
Bei einer Temperatur zwischen 17oo° und 18oo° C wird ein Einkristall aus der Schmelze mit rundem Querschnitt und zunehmender Länge, z.B. 15 - 16 cm, und etwa 8 cm im Durchschnitt gezogen, was nach dem in der US-PS 3 715 194 beschriebenen Verfahren erfolgen kann. Der sich hierbei ergebende birnenförmige Einkristall 25 gemäss Fig. 2 hat einen im wesentlichen runden Querschnitt.B e i a temperature between 17oo ° and 18oo ° C, a single crystal from the melt with a round cross-section and increasing length, for example 15 - 16 cm, and about 8 cm in diameter drawn what to in U.S. Patent No. 3,715,194 described method can be done. The resulting pear-shaped single crystal 25 according to FIG. 2 has an essentially round cross section.
Die Fig. 3a zeigt einen Iridiumtiegel 8, einem Iridiumdeckel 16, eine Schmelze 9 und einen Keimstab 2 der Fig. 1 vor dem Kristallziehen. Die Gasatmosphäre im Iridiumtiegel 8 über der Schmelze 9 ist im wesentlichen die gleiche.wie die im Glockengef äss 3 gewünschte, welche über dem Rohr/der Fig. 1 eingeführt wird. Fig. 3b zeigt die AnordnungeF"ig. 3amit begonnenem Kristallziehen, wobei die Birne 25 stark angewachsen ist, jedoch noch durch die Öffnung 17 des Iridiumdeckels 16 geführt werden kann. Um eine Birnenlänge, z.B. von 15-16 cm, zu erreichen, ist eine Kammer 35 erforderlich, die von der Innenseite des Iridiumdeckels 17, der Innenwand des Iridiumtiegels 8, dem Mantel der Birne 25 und der Schmelzoberfläche gebildet ist. Diese Kammer 35 erfasst im wesentlichen die Schmelzoberflache 9. Die Schmelze 9, die Kristallin ehe 4o und die anlie-FIG. 3a shows an iridium crucible 8, an iridium cover 16, a melt 9 and a seed rod 2 from FIG. 1 before the crystal is pulled. The gas atmosphere in the iridium crucible 8 above the melt 9 is essentially the same as that desired in the bell jar 3, which is introduced above the tube / FIG. 1. 3b shows the arrangement e FIG. 3A with the crystal pulling started, the pear 25 having grown strongly, but still being guided through the opening 17 of the iridium cover 16. In order to achieve a pear length, for example 15-16 cm, a chamber 35 is required, which is formed by the inside of the iridium cover 17, the inner wall of the iridium crucible 8, the jacket of the pear 25 and the surface of the melt the adjoining
030042/0825030042/0825
genden Flächen des Iridiumtiegels sind im wesentlichen dieser Atmosphäre in der Kammer 35 ausgesetzt. Es ist im Rahmen der Erfindung festgestellt worden, dass bei der in Fig. 3b dargestellten Bedingung während des gesamten Ziehvorganges die in der Kammer 35 bestehende Atmosphäre, wenn diese nicht ergänzt wird, zunehmend an Sauerstoff mit Bezug auf die herrschende Atmosphäre im Glockengefäss 3 verarmt, da die Atmosphäre im Glockengefäss 3 nur über die kleine Öffnung 17! zwischen den Seiten der Birne 25 und dem Deckel 16 beeinflusst wird, die kein volles Auffüllen- oder Homogenisieren der Atmosphäre in der Kammer 35 zulässt. Die Atmosphäre in der Kammer 35 ist somit im wesentlichen von der herrschenden Atmosphäre in dem Glockengefäss 3 isoliert. Zunehmende Verarmung an Sauerstoff, wenn dieser nicht ergänzt wird, in der Kammer 35 und damit an der Schmelzoberfläche und den Kristallflächen 4o führte in zunehmendem Masse zu Iridiumeinschlüssen in der Birne mit dem Ergebnis, dass die Wachsturnsfläche 5o des letzten Teiles der Birne (Fig. 2) einem starken Sauerstoffmangel unterworfen war, dasun'erwünscht grosse Einschlüsse von Iridium aufwies, so z.B. loo/cm . Wie bekannt ist, sind diese Iridiumeinschlüsse vorwiegend metallische Teilchen mit etwa Λ - 2.0 um Durchmesser. Dieser unerwünschte Zustand wird in der Erfindung durch Einleiten eines ständigen Stromes von Stickstoff mit etwa o,5 bis 3 Vol.-%, bevorzugt 2 VoL-% Sauerstoff, in die Kammer 35 über ein Iridiumrohr 47 ausgeschaltet, wobei das Iridiumrohr 47 mit der Kammer 35 über den Iridiumdeckel 16 in Verbindung steht. Die Geschwindigkeit des Gasstromes beim Einströmen durch das Iridiumrohr 47 in die Kammer 35 ist dabei so geregelt, dass die gewünschte Atmosphäre im Glockengefäss 3 über der Schmelzfläche und an der Kristallfläche 14 beim Kristallziehen aufrecht erhalten wird. Durch diese Massnahme v/erden unerwünschte Iridiumeinschlüsse in der Birne 25 im wesentlichen vermieden. Das Ergänzen des Gasstromes erfolgt bevorzugt durch die ÖffnungThe areas of the iridium crucible are essentially exposed to this atmosphere in the chamber 35. It has been found within the scope of the invention that, with the condition shown in FIG. because the atmosphere in the bell jar 3 only passes through the small opening 17 ! between the sides of the bulb 25 and the lid 16, which does not allow the atmosphere in the chamber 35 to be fully replenished or homogenized. The atmosphere in the chamber 35 is thus essentially isolated from the atmosphere prevailing in the bell jar 3. Increasing depletion of oxygen, if this is not supplemented, in the chamber 35 and thus on the enamel surface and the crystal faces 4o led to increasing amounts of iridium inclusions in the pear, with the result that the growth surface 5o of the last part of the pear (Fig. 2 was subject to) a strong lack of oxygen, since s had un'erwünscht large inclusions of iridium, such as loo / cm. As is known, these iridium inclusions are predominantly metallic particles with a diameter of about Λ - 2.0 µm. This undesirable condition is eliminated in the invention by introducing a constant flow of nitrogen with about 0.5 to 3 vol .-%, preferably 2 vol% oxygen, into the chamber 35 via an iridium tube 47, the iridium tube 47 with the chamber 35 is connected via the iridium cover 16. The speed of the gas flow when flowing through the iridium tube 47 into the chamber 35 is regulated in such a way that the desired atmosphere in the bell jar 3 above the melting surface and on the crystal surface 14 is maintained during crystal pulling. By this measure, undesired iridium inclusions in the pear 25 are essentially avoided. The gas flow is preferably supplemented through the opening
030042/0825030042/0825
des Iridiumdeckels 16, der in der Nähe der Seitenwand desof the iridium cover 16, which is located near the side wall of the
Tiegels angeordnet ist, damit der ergänzte Gasstrom im wesentlichen die Kammer 35 ständig bestreicht und der Normaldruck in der Kammer 35 aufgecht erhalten wird. Andere Einrichtungen zum Einführen des ergänzten Gasstromes in die Kammer 35 können benutzt werden, so z.B. eine solche, mit der das Gas durch die Seitenwände des Tiegels geführt wird.Crucible is arranged so that the supplemented gas flow essentially constantly sweeps the chamber 35 and the normal pressure in the chamber 35 is maintained. Other means for introducing the gas stream supplemented into the chamber 35 can be used, such as one with which the G a s is guided by the side walls of the crucible such.
Die Geschwindigkeit des Gasstromes kann für die jeweilige Einrichtung leicht bestimmt werden. Wenn man z.B. das Volumen der Kammer 35, Vc, berechnet hat, kann eine geeignete Geschwindigkeit des Gasstromes ausgedrückt werden als 0,2 Vc bis 15.Vc pro Minute, ^s ~a The speed of the gas flow can easily be determined for the particular device. For example, having calculated the volume of chamber 35, Vc, a suitable rate of gas flow can be expressed as 0.2 Vc to 15.Vc per minute, ^ s ~ a
olumen Vc in der Kammer 35 1 cnr ist, liegt die geeignete Geschwindigkeit des Gasstromes zwischen o,o5 bis o,4 ar /min. Höhere Gasgeschwindigkeiten können möglicherweise verwendet werden, wenn nicht die Schmelzoberfläche dabei gestört wird. Da das Volumen Vc in der Kammer mit abnehmendem Schmelzstand im Tiegel während des Kristallwachstums zunimmt, sollte dies bei der Wahl einer geeigneten Geschwindigkeit für den Gasstrom berücksichtigt werden.volume Vc in the chamber 35 is 1 cnr, the appropriate one is Speed of the gas flow between 0.05 and 0.4 ar / min. Higher gas velocities can possibly can be used if the enamel surface is not disturbed. Since the volume Vc in the chamber decreases with decreasing Melting level in the crucible increases during crystal growth, this should be considered when choosing a suitable rate for the gas flow must be taken into account.
Etwa 11,5 kg Gadoliniumoxid (Gd2O3) und Galliumoxid (Ga2O3) im Molverhältnis 3 : 5 (3.o2 : 4,98) wurden in- einenIrdidiumtiegel eingebracht, der einen Innendurchmesser von 134,6 mm, eine Wandstärke von 2,5 mm und eine Höhe von 146 mm hatte. Ein Iridiumdeckel mit einem Durchmesser von I4o mm, einer Stärke von 2,5 mm und einem Durchmesser von 88,9 mm für die zentrale Öffnung bildete den obersten Teil des Iridiumtiegels. Der Tiegel war von einer Heizspirale umgeben, die 8 Windungen und einen Innendurchmesser von 19o,5 mm aufwies. Der Tiegel stand auf einem Sockel mit dicht verpacktem Zirkondioxid-Granulat. Der Raum zwischen Heizspirale und dem Tiegel war auch mit Zirkondioxid-Granulat angefüllt. Die gesamte Einrichtung war vonAbout 11.5 kg of gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ) and gallium oxide (Ga 2 O 3 ) in a molar ratio of 3: 5 (3.o2: 4.98) were placed in an iridium crucible having an inner diameter of 134.6 mm Wall thickness of 2.5 mm and a height of 146 mm. An iridium lid with a diameter of 140 mm, a thickness of 2.5 mm and a diameter of 88.9 mm for the central opening formed the uppermost part of the iridium crucible. The crucible was surrounded by a heating coil which had 8 turns and an inner diameter of 19o.5 mm. The crucible stood on a base with tightly packed zirconium dioxide granules. The space between the heating coil and the crucible was also filled with zirconium dioxide granules. The entire facility was from
030042/0828030042/0828
einem Glockengefäss aus Aluminium (etwa 0,8 nP) mit einer Öffnung an der Spitze umgeben. Eine Stickstoffatmosphäre mit etwa 2 Vol.-?a Sauerstoff, zugeführt durch einen Einlass unter dem Tiegel, war im Glockengefäss vorgesehen. Der Gasstrom betrug o,11 m /Std. Ein Iridiumrohr mit einem Innendurchmesser von 6,3 mm war 25 mm von der Tiegelwand entfernt angebracht und mit dem Tiegelinneren durch den Deckel verbunden. In diesem Beispiel gab es keinen Gasstrom durch das Iridiumrohr. a bell jar made of aluminum (about 0.8 nP) with an opening at the top. A nitrogen atmosphere with about 2 vol .-% oxygen, supplied through an inlet under the crucible, was provided in the bell jar. The gas flow was 0.11 m / h. An iridium tube with an inner diameter of 6.3 mm was attached 25 mm from the crucible wall and connected to the interior of the crucible through the lid. In this example there was no gas flow through the iridium tube.
Die Induktionsheizspirale.wurde von einer Hochfrequenz-Induktionseinrichtung mit Strom versorgt und durch diesen im. Tiegel auf "Weissglut11 gehalten. Durch die zugeführte Wärme wurde das Material im Tiegel geschmolzen. Die Höhe der Tiegelwand über der Schmelze war in diesem Stadium etwa 12,7 mm. Ein Keimstab aus einem Gadolinium-Gallium-Granat-Einkristall (Orientierung <"111} ) mit einem Durchmesser von 9,5 mm wurde in den Tiegel durch die Öffnung im Iridiumdeckel eingeführt, bis der Keimstab die Oberfläche der Schmelze berührte. Der Keimstab wurde dann aus der Schmelz zurückgezogen mit einer Geschwindigkeit von etwa 7,5 mm/Std., was 3o Stunden dauerte. Die Höhe der Tiegelwand über der Schmelze betrug nach beendetem Wachstum 114 mm. Eine 229 mm lange Birne mit einem runden Querschnitt von 81,3mm wurde erhalten, die/lridiumemschlüsse (wenigstens loo/cm ) im Boden enthielt, wobei der zuletzt geformte Teil 1/3 der Birne betrug.The Induktionsheizspirale.wurde supplied by a high-frequency induction device with power and through this in. Pot "held Weissglut 11th through the supplied heat the material was melted in the crucible. The height of the crucible wall above the melt was mm at this stage about 12.7. A seed rod made of a gadolinium gallium garnet single crystal (orientation <" on 111}) with a diameter of 9.5 mm was inserted into the crucible through the opening in the iridium lid until the seed rod touched the surface of the melt. The germinal rod was then withdrawn from the enamel at a rate of about 7.5 mm / hour, which took 30 hours. The height of the crucible wall above the melt was 114 mm after growth had ended. A 229 mm long pear with a round cross-section of 81.3 mm was obtained which contained / iridium inclusions (at least 100 / cm) in the soil, the last molded part being 1/3 of the pear.
Es wurde im wesentlichen das gleiche Verfahren wie im Beispiel I benutzt. Das Stickstoffgas enthielt jedoch 2 Vol.-% Sauerstoff und floss mit einer Geschwindigkeit von o,28 .m /Std. ständig durch das Iridiumrohr in den Tiegel. Es wurde eine Birne mit einem Durchmesser von 81,3 mm und einer Länge von etwa 2o3 mm erhalten, die nicht mehr als 5 Iridiumeinschlüsse pro cm auf der Gesamtlänge enthielt.Essentially the same procedure as in Example I was used. However, the nitrogen gas contained 2% by volume of oxygen and flowed at a rate of 0.28 m / h. constantly through the iridium tube into the crucible. there has been a Bulb with a diameter of 81.3 mm and a length of about 203 mm containing no more than 5 iridium inclusions per cm on the total length.
030042/0825030042/0825
Im Gegensatz zum Beispiel I enthielt das Stickstoffgas 2 Vol.-?o Sauerstoff, welches mit einer Geschv/indigkeit von o,o56 ώ /Std. ständig durch das Iridiumrohr in den Tiegel floss. Es wurde eine Birne mit einem Durchmesser von 81,3 mm und einer Länge von etwa 2o3 mm erhalten, die nicht mehr alsIn contrast to example I, the nitrogen gas contained 2 vol .-? O oxygen, which was released at a rate of o, o56 ώ / hour constantly through the iridium tube into the crucible raft. A pear was obtained with a diameter of 81.3 mm and a length of about 203 mm which was no more than
■7.
5 Iridiumeinschlüsse pro cnr auf der Gesamtlänge enthielt. ■ 7.
Contained 5 iridium inclusions per cnr on the entire length.
030042/0825030042/0825
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US2921679A | 1979-04-12 | 1979-04-12 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3013045A1 true DE3013045A1 (en) | 1980-10-16 |
| DE3013045C2 DE3013045C2 (en) | 1983-11-03 |
Family
ID=21847874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE3013045A Expired DE3013045C2 (en) | 1979-04-12 | 1980-04-03 | Apparatus for pulling single crystal pears from gadolinium gallium garnet |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5918360B2 (en) |
| CA (1) | CA1171341A (en) |
| CH (1) | CH646402A5 (en) |
| DE (1) | DE3013045C2 (en) |
| FR (1) | FR2453916A1 (en) |
| GB (1) | GB2047113B (en) |
| NL (1) | NL8002144A (en) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS605094A (en) * | 1983-06-13 | 1985-01-11 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Production of gallium garnet single crystal |
| FR2548689B1 (en) * | 1983-07-07 | 1985-11-08 | Crismatec | PROCESS FOR PRODUCING BISMUTH GERMANATE MONOCRYSTALS WITH HIGH SCINTILLATION YIELD |
| US6451711B1 (en) * | 2000-05-04 | 2002-09-17 | Osemi, Incorporated | Epitaxial wafer apparatus |
| US6936900B1 (en) | 2000-05-04 | 2005-08-30 | Osemi, Inc. | Integrated transistor devices |
| US7187045B2 (en) | 2002-07-16 | 2007-03-06 | Osemi, Inc. | Junction field effect metal oxide compound semiconductor integrated transistor devices |
| JP6134379B2 (en) * | 2012-04-24 | 2017-05-24 | フォルシュングスフェアブント・ベルリン・アインゲトラーゲナー・フェライン | Method and apparatus for growing indium oxide (In2O3) single crystal and indium oxide (In2O3) |
| CN104313693B (en) * | 2014-09-19 | 2017-01-18 | 北京雷生强式科技有限责任公司 | Yttrium aluminum garnet laser crystal doped growth device, crystal growth furnace and preparation method thereof |
| CN112703277A (en) * | 2019-08-21 | 2021-04-23 | 眉山博雅新材料有限公司 | Method and apparatus for growing scintillation crystal with multi-component garnet structure |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2728314A1 (en) * | 1976-06-24 | 1978-02-02 | Union Carbide Corp | MELT GROWTH PROCESS FOR THE PRODUCTION OF A PRACTICAL DEFECT-FREE SINGLE CRYSTAL FROM GADOLINIUM GALLIUM GARNET |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3723599A (en) * | 1971-08-18 | 1973-03-27 | Bell Telephone Labor Inc | Technique for growth of single crystal gallium garnet |
-
1980
- 1980-03-28 GB GB8010437A patent/GB2047113B/en not_active Expired
- 1980-04-02 JP JP55042083A patent/JPS5918360B2/en not_active Expired
- 1980-04-03 DE DE3013045A patent/DE3013045C2/en not_active Expired
- 1980-04-09 CA CA000349487A patent/CA1171341A/en not_active Expired
- 1980-04-11 FR FR8008145A patent/FR2453916A1/en not_active Withdrawn
- 1980-04-11 NL NL8002144A patent/NL8002144A/en not_active Application Discontinuation
- 1980-04-11 CH CH282380A patent/CH646402A5/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2728314A1 (en) * | 1976-06-24 | 1978-02-02 | Union Carbide Corp | MELT GROWTH PROCESS FOR THE PRODUCTION OF A PRACTICAL DEFECT-FREE SINGLE CRYSTAL FROM GADOLINIUM GALLIUM GARNET |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH646402A5 (en) | 1984-11-30 |
| JPS55136200A (en) | 1980-10-23 |
| JPS5918360B2 (en) | 1984-04-26 |
| NL8002144A (en) | 1980-10-14 |
| GB2047113A (en) | 1980-11-26 |
| FR2453916A1 (en) | 1980-11-07 |
| DE3013045C2 (en) | 1983-11-03 |
| GB2047113B (en) | 1983-08-03 |
| CA1171341A (en) | 1984-07-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE1719493A1 (en) | Process for the production of wire-shaped bodies (whiskers) of circular cross-section, which consist of silicon carbide monocrystals, and objects made of silicon carbide whiskers of circular cross-section | |
| DE60125689T2 (en) | Method and apparatus for producing silicon carbide crystals using source gases | |
| CH661919A5 (en) | METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING SILICON FROM SILICIUM TETRAFLUORIDE. | |
| DE112009000328B4 (en) | Process for growing a silicon carbide single crystal | |
| DE2619965A1 (en) | PROCEDURE FOR ADJUSTING THE OXYGEN CONTENT IN SILICON CRYSTALS | |
| DE69934643T2 (en) | PROCESS FOR PREPARING A SINGLE CRYSTAL COMPRISING COMPOSITION | |
| DE69414652T2 (en) | Improved process for the formation of silicone crystals | |
| DE3013045A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING SOLID, PERFECT SINGLE-CRYSTAL PEARS FROM GADOLINIUM-GALLIUM-GARNET | |
| EP1805354B1 (en) | Method for the production of group iii nitride bulk crystals or crystal layers from fused metals | |
| DE69312582T2 (en) | Process for producing a metal oxide crystal | |
| DE1913565C3 (en) | Process for making a crystal of a semiconducting Am Bv compound | |
| DE3111657A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING MAGNETIC FILM SUBSTRATE COMPOSITIONS | |
| DE68912686T2 (en) | Method for producing a single crystal from a semiconductor compound. | |
| DE2209869C2 (en) | ||
| DE2728314C3 (en) | Method for pulling a gadolinium gallium garnet single crystal from a melt | |
| DE2528585C3 (en) | Process for the production of doped a -alumina single crystals | |
| DE4427686A1 (en) | Method for producing a single crystal | |
| DE2700994A1 (en) | DEVICE AND METHOD FOR DRAWING CRYSTALLINE SILICON BODIES | |
| DE2555610C3 (en) | Process for the production of A -alumina single crystals | |
| DE3138227A1 (en) | METHOD FOR PRODUCING SILICUM CRYSTALS | |
| EP1081254B1 (en) | Process for producing nitrogen doped semiconductor wafers | |
| DE3002671A1 (en) | Silicon carbide substrate prodn. - by chemical vapour deposition of seed crystal film and liquid phase epitaxy, useful for semiconductor and opto-electrical transducer | |
| DE1917136A1 (en) | Process for the production of crystals, in particular whiskers and objects which contain such whiskers | |
| DE19737581B4 (en) | Method for pulling out a single crystal | |
| DE2702145C3 (en) | Process for the production of a doped α-alumina single crystal oriented in the r-plane and having a circular cross-section |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OAP | Request for examination filed | ||
| OD | Request for examination | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: C30B 15/10 |
|
| 8181 | Inventor (new situation) |
Free format text: HASSELL JUN., JOHN BENSON, SAN DIEGO, CALIF., US |
|
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |