JP2017007884A - 単結晶の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原料融液に種結晶を接触させた際の、種結晶の単位時間当たりの重量変化を測定する重量変化測定工程S11、測定した種結晶の単位時間当たりの重量変化が予め定めた範囲以内であるかを判定しS12,予め定めた範囲以内である場合に、単結晶育成工程S13を実施し、重量変化測定工程で測定した重量変化が、予め定めた範囲を超えたと判定した場合、種結晶を原料融液から引き離す種結晶位置変更工程S14、原料融液の温度と、シーディングに適した原料融液の温度との差の温度を算出する制御温度算出工程S15、前記結果に基づいて、原料融液の温度を制御する原料融液温度制御工程S16、原料融液に種結晶を再び接触させる種結晶接触工程(S17)の後、単結晶育成工程S13を実施する単結晶の製造方法。
【選択図】図2
Description
前記原料融液に前記種結晶を接触させた際の、前記種結晶の単位時間当たりの重量変化を測定する重量変化測定工程と、
単結晶の育成を行う単結晶育成工程と、を有し、
前記重量変化測定工程において測定した、前記種結晶の単位時間当たりの重量変化が予め定めた範囲以内の場合に、前記単結晶育成工程を実施する単結晶の製造方法を提供することができる。
原料融液に種結晶を接触させた際の、種結晶の単位時間当たりの重量変化を測定する重量変化測定工程。
単結晶の育成を行う単結晶育成工程。
そして、重量変化測定工程において測定した、種結晶の単位時間当たりの重量変化が予め定めた範囲以内の場合に、単結晶育成工程を実施することができる。
[実施例1]
図1に示した単結晶育成装置10を用いて、タンタル酸リチウム単結晶の育成を行った。なお、坩堝14の底面には図示しない熱電対を、その測温部が坩堝14の底面の外表面に接触するように設けており、坩堝14の底部で原料融液の温度を測定できるように構成している。以下に説明する原料融液の温度とは、係る熱電対により測定した坩堝底温度を意味する。
(種結晶の単位時間当たりの重量変化と原料融液の温度との関係の検討)
まず、実際の単結晶の育成を開始する前に、種結晶の単位時間当たりの重量変化と原料融液の温度との関係について、以下の(1)〜(4)の実験を行い、検討した。
(1)坩堝14内にタンタル酸リチウムの原料を充填した後、高周波コイル12により加熱し、タンタル酸リチウムの原料を融解し、原料融液を調製した。
(2)次に、一旦種結晶を原料融液から引き離した後、高周波コイル12への高周波出力を下げ、坩堝14の底に熱電対を接触させて測定していた原料融液の温度を上記(1)の状態から3.3℃下げた。その後、(1)の場合と同様に原料融液に種結晶を接触させた。
(3)(2)の実験の後、一旦種結晶を原料融液から引き離し、さらに、高周波コイル12への高周波出力を下げ、坩堝14の底に熱電対を接触させて測定していた原料融液の温度を上記(2)の状態から2.5℃下げた。その後、(1)、(2)の場合と同様に原料融液に種結晶を接触させた。
(4)(3)の実験の後、坩堝14の底に熱電対を接触させて測定していた原料融液の温度を4℃下げたところで原料融液に種結晶を接触させた。すると図6に示すように、原料融液に種結晶を接触させた瞬間に結晶重量がおよそ1.3g増加し、その後、重量が徐々に減少し始めたものの、重量が減少し始めてから7分後、約0.14g減少したところで重量の減少が停止した。このため、原料融液が適正なシーディング温度にあると判断した。
(単結晶の育成)
(1)実施例1−結晶1
上述の結果を参考にして、タンタル酸リチウム単結晶を育成した。
得られた単結晶については、多結晶化の有無、結晶欠陥の有無、割れの有無を評価した。多結晶化、結晶欠陥(リニエジと呼ばれる転位の集合体で結晶の円筒側面に現れ筋状に見える)、および割れの有無は、外観観察により評価を行った。
(2)実施例1−結晶2〜実施例1−結晶6
結晶1の場合と同様にして、結晶1の場合を含めて合計6回タンタル酸リチウム単結晶の育成を行った。2回目から6回目に作製したタンタル酸リチウム単結晶はそれぞれ結晶2〜結晶6として表1に結果を示している。
[実施例2]
断熱物の一部の厚みを厚くした単結晶育成装置(保温系2)を用いた点以外は、実施例1と同様にしてタンタル酸リチウム単結晶の育成を行った。
[実施例3]
耐熱物について、全ての部材をジルコニアに変更した単結晶育成装置10(保温系3)を用いた点以外は、実施例1と同様にしてタンタル酸リチウム単結晶の育成を行った。
[実施例4]
耐熱物の耐火物13Aの部材をジルコニアに変更した単結晶育成装置10(保温系4)を用いた点以外は、実施例1と同様にしてタンタル酸リチウム単結晶の育成を行った。
[比較例1]
実施例1で用いた単結晶育成装置(保温系1)で、重量変化測定工程における重量変化速度が5mg/分の増加傾向であり、予め定めていた重量変化測定工程で測定した重量変化速度の範囲である−100mg/分以上−10mg/分以下の範囲外であった。
[比較例2]
実施例1で用いた単結晶育成装置(保温系1)で、重量変化測定工程における重量変化速度が47mg/分の増加傾向であり、予め定めていた重量変化測定工程で測定した重量変化速度の範囲である−100mg/分以上−10mg/分以下の範囲外であった。
[比較例3]
実施例2で用いた単結晶育成装置(保温系2)で、重量変化測定工程における重量変化速度が28mg/分の増加傾向であり、予め定めていた重量変化測定工程で測定した重量変化速度の範囲である−100mg/分以上−10mg/分以下の範囲外であった。
[比較例4]
実施例2で用いた単結晶育成装置(保温系2)で、重量変化測定工程における重量変化速度が87mg/分の増加傾向であり、予め定めていた重量変化測定工程で測定した重量変化速度の範囲である−100mg/分以上−10mg/分以下の範囲外であった。
[比較例5]
実施例3で用いた単結晶育成装置(保温系3)で、重量変化測定工程における重量変化速度が77mg/分の増加傾向であり、予め定めていた重量変化測定工程で測定した重量変化速度の範囲である−100mg/分以上−10mg/分以下の範囲外であった。
[比較例6]
実施例3で用いた単結晶育成装置(保温系3)で、重量変化測定工程における重量変化速度が145mg/分の増加傾向であり、予め定めていた重量変化測定工程で測定した重量変化速度の範囲である−100mg/分以上−10mg/分以下の範囲外であった。
[比較例7]
実施例4で用いた単結晶育成装置(保温系4)で、重量変化測定工程における重量変化速度が−370mg/分の減少傾向であり、予め定めていた重量変化測定工程で測定した重量変化速度の範囲である−100mg/分以上−10mg/分以下の範囲外であった。
[比較例8]
実施例4で用いた単結晶育成装置(保温系4)で、重量変化測定工程における重量変化速度が−160mg/分で減少傾向であり、予め定めていた重量変化測定工程で測定した重量変化速度の範囲である−100mg/分以上−10mg/分以下の範囲外であった。
Claims (4)
- 原料融液に種結晶を接触させた後、前記種結晶を引上げることで単結晶を育成する引上げ法による単結晶の製造方法であって、
前記原料融液に前記種結晶を接触させた際の、前記種結晶の単位時間当たりの重量変化を測定する重量変化測定工程と、
単結晶の育成を行う単結晶育成工程と、を有し、
前記重量変化測定工程において測定した、前記種結晶の単位時間当たりの重量変化が予め定めた範囲以内の場合に、前記単結晶育成工程を実施する単結晶の製造方法。 - 前記重量変化測定工程において測定した、前記種結晶の単位時間当たりの重量変化が予め定めた範囲を超えた場合に、前記種結晶を前記原料融液から引き離す種結晶位置変更工程と、
予め測定しておいた前記種結晶の単位時間当たりの重量変化と原料融液の温度との関係、及び前記重量変化測定工程において測定した前記種結晶の単位時間当たりの重量変化から、前記原料融液の温度と、シーディングに適した原料融液の温度との差の温度を算出する制御温度算出工程と、
前記制御温度算出工程で算出した、前記原料融液の温度と、シーディングに適した原料融液の温度との差の温度に基づいて、前記原料融液の温度を制御する原料融液温度制御工程と、
前記原料融液温度制御工程を実施した後、前記原料融液に前記種結晶を再び接触させる種結晶接触工程と、をさらに有し
前記種結晶接触工程の後に、前記単結晶育成工程を実施する、請求項1に記載の単結晶の製造方法。 - 前記重量変化測定工程は、前記原料融液に前記種結晶を接触させた後、30秒以上経過してから実施する請求項1または2に記載の単結晶の製造方法。
- 前記重量変化測定工程において測定した、前記種結晶の単位時間当たりの重量変化が、−100mg/分以上−10mg/分の場合に、前記単結晶育成工程を実施する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の単結晶の製造方法。
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2015
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