JP2008207993A - サファイア単結晶の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】酸化アルミニウムのモル数MAに対する酸化チタンのモル数MTの比率(MT/MA)が20×10−6以下である原料の融液から結晶成長によりサファイア単結晶を製造する方法であって、原料を溶融して融液を得る溶融工程と、るつぼ17内に収容された融液からサファイア単結晶を回転させながら引き上げて当該サファイア単結晶のインゴット1の肩部を形成する肩部形成工程と、当該サファイア単結晶を回転させながら引き上げて肩部の下方に延在するようにインゴットの直胴部を形成する直胴部形成工程と、を備え、直胴部形成工程において直胴部の下端面が水平面となるように当該サファイア単結晶の引上げ速度及び回転速度を調整する。
【選択図】図3
Description
直径100mm、深さ100mmのイリジウム製るつぼに、原料として純度99.99質量%以上の酸化アルミニウム2600gと純度99.99質量%以上の酸化チタン20mgとの混合物を充填した。当該原料の酸化アルミニウムのモル数MAに対する酸化チタンのモル数MTの比率(MT/MA)は5×10−6である。このるつぼを高周波誘導加熱炉内に載置した。るつぼの外周にジルコニア製の円筒を配置して、るつぼ周辺を保温した。高周波誘導によりるつぼを加熱し、るつぼ内の原料を溶融させた。
原料の酸化チタンの含有量、並びに、引き上げ棒の回転速度及び引上げ速度の条件を変更したことの他は、実施例1と同様にして単結晶インゴットを作製した。すなわち、本実施例においては、原料として純度99.99質量%以上の酸化アルミニウム2600gと純度99.99質量%以上の酸化チタン40mgとの混合物を使用した。当該原料の酸化アルミニウムのモル数MAに対する酸化チタンのモル数MTの比率(MT/MA)は10×10−6である。また、本実施例の直胴部形成工程では引き上げ棒の回転速度を70回転/分、引上げ速度を0.1mm/時間にそれぞれ設定し、この条件にて2時間引き上げを続けた。これにより、単結晶インゴットの下端部の融液に浸っている部分(融液側に膨らんでいる部分)を再融解させた。
原料として純度99.99質量%以上の酸化アルミニウム2600gと純度99.99質量%以上の酸化チタン80mgとの混合物を使用したことの他は、実施例2と同様にしてサファイアの単結晶インゴットを作製した。当該原料の酸化アルミニウムのモル数MAに対する酸化チタンのモル数MTの比率(MT/MA)は20×10−6である。
含有量の測定限界未満の酸化チタンを含有する酸化アルミニウムの融液を使用したことの他は、実施例2と同様にしてサファイアの単結晶インゴットを作製した。
直胴部形成工程において、引き上げ棒の回転速度及び引上げ速度の条件を変更したことの他は、実施例1と同様にしてサファイアの単結晶インゴットを作製した。すなわち、本比較例の直胴部形成工程では、回転速度40回転/分及び引上げ速度を0.7mm/時間の条件で直胴部の長さが80mmとなるまでc軸方向に単結晶を育成した。そして、直胴部の長さが80mmとなったときに単結晶インゴットを切り離し、約20時間かけて冷却を行った。
A:直胴部に泡欠陥がほとんど発生していない、
B:直胴部の一部分の領域に泡欠陥が目視によって認められる、
C:目視では泡欠陥は認められないもののレーザー光を照射すると散乱光が観測される、
D:直胴部の大部分の領域に泡欠陥が目視によって認められる。
A:比較例1においてインゴットを作製するのに要した時間よりも短い、
B:比較例1においてインゴットを作製するのに要した時間と同程度、
C:比較例1においてインゴットを作製するのに要した時間よりもやや長い、
D:比較例1においてインゴットを作製するのに要した時間よりも長い。
Claims (5)
- 原料の融液から結晶成長によりサファイア単結晶を製造する方法であって、
酸化アルミニウム及び酸化チタンを含有し、前記酸化アルミニウムのモル数MAに対する前記酸化チタンのモル数MTの比率(MT/MA)が20×10−6以下である原料を溶融して融液を得る溶融工程と、
るつぼ内に収容された前記融液からサファイア単結晶を回転させながら引き上げて当該サファイア単結晶のインゴットの肩部を形成する肩部形成工程と、
当該サファイア単結晶を回転させながら引き上げて前記肩部の下方に延在するように前記インゴットの直胴部を形成する直胴部形成工程と、
を備え、
前記直胴部形成工程において前記直胴部の下端面が水平面となるように当該サファイア単結晶の引上げ速度及び回転速度を調整することを特徴とする方法。 - 前記直胴部形成工程は、前記るつぼ内において前記肩部形成工程後の前記肩部の下端部に向けて前記融液が当該るつぼ内の水平方向中心側の当該るつぼの下部から上方に流れ、当該るつぼの側壁面側で下方に流れる対流が生じるように前記サファイア単結晶の回転速度を調整するとともに、当該肩部の下端部の前記融液に浸かっている部分が再溶融するように前記サファイア単結晶の引上げ速度を調整する再溶融工程を備えることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記直胴部形成工程は、前記サファイア単結晶の回転速度を減速させながら、前記サファイア単結晶を引き上げて前記インゴットの下端部を形成する下端部形成工程を備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記酸化アルミニウムのモル数MAに対する前記酸化チタンのモル数MTの比率(MT/MA)が、5×10−6〜20×10−6であることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記サファイア単結晶の製造は、前記サファイア単結晶を当該単結晶のc軸とのなす角が10°以内の方向に引き上げて行うものであることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
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