JP2818342B2 - 酸化物単結晶の製造方法 - Google Patents
酸化物単結晶の製造方法Info
- Publication number
- JP2818342B2 JP2818342B2 JP32552492A JP32552492A JP2818342B2 JP 2818342 B2 JP2818342 B2 JP 2818342B2 JP 32552492 A JP32552492 A JP 32552492A JP 32552492 A JP32552492 A JP 32552492A JP 2818342 B2 JP2818342 B2 JP 2818342B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat treatment
- single crystal
- temperature
- composition
- curie temperature
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ニオブ酸リチウム単結
晶等の酸化物単結晶を製造する方法に関するものであ
る。
晶等の酸化物単結晶を製造する方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ニオブ酸リチウムは、重要な単結晶酸化
物材料であり、通常は LiNbO3 と表記される。現在、ほ
とんどすべての商業的に入手可能なニオブ酸リチウム単
結晶は、いわゆるチョクラルスキー (Czochralski)法で
製造されている。この方法では、いわゆるコングルエン
ト組成 (Liが48.6 mol％）近辺では単結晶を引き上げる
ことができる。しかし、コングルエント組成から外れた
組成の単結晶を引き上げることは、クラック等の問題か
ら、現状では不可能である。
物材料であり、通常は LiNbO3 と表記される。現在、ほ
とんどすべての商業的に入手可能なニオブ酸リチウム単
結晶は、いわゆるチョクラルスキー (Czochralski)法で
製造されている。この方法では、いわゆるコングルエン
ト組成 (Liが48.6 mol％）近辺では単結晶を引き上げる
ことができる。しかし、コングルエント組成から外れた
組成の単結晶を引き上げることは、クラック等の問題か
ら、現状では不可能である。
【０００３】ニオブ酸リチウムは、特に光学材料として
多用されている。しかし、上記の製造上の制約から、コ
ングルエント組成のニオブ酸リチウムについては光学的
特性についてかなり研究が進んでいるが、コングルエン
ト組成を外れた組成のものについては、光学的研究が進
んでいない。このため、コングルエント組成を外れたニ
オブ酸リチウムを量産し、光学的デバイスとして利用す
ることが期待されている。
多用されている。しかし、上記の製造上の制約から、コ
ングルエント組成のニオブ酸リチウムについては光学的
特性についてかなり研究が進んでいるが、コングルエン
ト組成を外れた組成のものについては、光学的研究が進
んでいない。このため、コングルエント組成を外れたニ
オブ酸リチウムを量産し、光学的デバイスとして利用す
ることが期待されている。
【０００４】コングルエント組成を外れたニオブ酸リチ
ウムの製造法として、現在、ＶＴＥ（Vapor Transport
Equilibration)法が知られている。この方法について簡
単に述べる。まず、チョクラルスキー法によって柱状の
ニオブ酸リチウム単結晶を引き上げる。この単結晶はコ
ングルエント組成を有している。次いでこの単結晶を焼
鈍し、1175℃で電圧をかけて単分域化処理し、次いでこ
の柱状物を切断して薄板を得る。一方、所望組成、例え
ば Li2O が 50mol％のニオブ酸リチウムからなる粉末を
用意し、上記の薄板と粉末とを密閉容器内に封入する。
充分な高温で充分長時間に亘って密閉容器内を熱処理す
ると、気相での輸送と固相拡散とによって、上記薄板に
おける組成と上記粉末における組成とが平衡状態に達す
る。
ウムの製造法として、現在、ＶＴＥ（Vapor Transport
Equilibration)法が知られている。この方法について簡
単に述べる。まず、チョクラルスキー法によって柱状の
ニオブ酸リチウム単結晶を引き上げる。この単結晶はコ
ングルエント組成を有している。次いでこの単結晶を焼
鈍し、1175℃で電圧をかけて単分域化処理し、次いでこ
の柱状物を切断して薄板を得る。一方、所望組成、例え
ば Li2O が 50mol％のニオブ酸リチウムからなる粉末を
用意し、上記の薄板と粉末とを密閉容器内に封入する。
充分な高温で充分長時間に亘って密閉容器内を熱処理す
ると、気相での輸送と固相拡散とによって、上記薄板に
おける組成と上記粉末における組成とが平衡状態に達す
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】コングルエント組成の
ニオブ酸リチウムは、1146℃のキュリー温度を有する。
そして、単分域化処理を単結晶に施しても、この単結晶
のキュリー温度を超える温度で熱処理すると、単結晶の
ドメインが再び多分域状態に戻る。このため、熱処理温
度は、単結晶のキュリー温度を超えないようにしなけれ
ばならない。
ニオブ酸リチウムは、1146℃のキュリー温度を有する。
そして、単分域化処理を単結晶に施しても、この単結晶
のキュリー温度を超える温度で熱処理すると、単結晶の
ドメインが再び多分域状態に戻る。このため、熱処理温
度は、単結晶のキュリー温度を超えないようにしなけれ
ばならない。
【０００６】Li2Oが 50mol％である組成では、単結晶の
キュリー温度が1190℃である。そして、上記粉末として
Li2O が 50mol％である組成のニオブ酸リチウムを用い
る場合は、単結晶のキュリー温度が1146℃から 1190 ℃
へと向って上昇する。このため、従来は、1100℃程度で
熱処理をしていたが、単結晶のキュリー温度が1190℃に
達するまでに 500時間程度かかっていた。
キュリー温度が1190℃である。そして、上記粉末として
Li2O が 50mol％である組成のニオブ酸リチウムを用い
る場合は、単結晶のキュリー温度が1146℃から 1190 ℃
へと向って上昇する。このため、従来は、1100℃程度で
熱処理をしていたが、単結晶のキュリー温度が1190℃に
達するまでに 500時間程度かかっていた。
【０００７】一方、Li2Oが 47.2mol％である組成では、
単結晶のキュリー温度が1090℃である。そして、上記粉
末として Li2O が 47.2mol％である組成のニオブ酸リチ
ウムを用いる場合は、単結晶のキュリー温度が1146℃か
ら 1090 ℃へと向って下降する。このため、従来は、10
50℃程度で熱処理をしていたが、単結晶のキュリー温度
が1090℃に達するまでに 800時間程度かかっていた。
単結晶のキュリー温度が1090℃である。そして、上記粉
末として Li2O が 47.2mol％である組成のニオブ酸リチ
ウムを用いる場合は、単結晶のキュリー温度が1146℃か
ら 1090 ℃へと向って下降する。このため、従来は、10
50℃程度で熱処理をしていたが、単結晶のキュリー温度
が1090℃に達するまでに 800時間程度かかっていた。
【０００８】しかも上記の例において、薄板の厚さは0.
5mm 程度であり、これをもっと厚くすると、系内が平衡
状態に達するまでに一層膨大な時間が必要になる。この
ように、コングルエント組成を外れた組成のニオブ酸リ
チウムを合成するには、極めて膨大な時間と熱量とが必
要であるため、製造コストが高く、本格的な研究や商業
化の妨げになっていた。
5mm 程度であり、これをもっと厚くすると、系内が平衡
状態に達するまでに一層膨大な時間が必要になる。この
ように、コングルエント組成を外れた組成のニオブ酸リ
チウムを合成するには、極めて膨大な時間と熱量とが必
要であるため、製造コストが高く、本格的な研究や商業
化の妨げになっていた。
【０００９】本発明の課題は、酸化物の単結晶からなる
材料をＶＴＥ処理するのに際し、熱処理時間を短縮でき
るようにし、所望の組成を有する酸化物単結晶を短時間
で量産できるようにすることである。
材料をＶＴＥ処理するのに際し、熱処理時間を短縮でき
るようにし、所望の組成を有する酸化物単結晶を短時間
で量産できるようにすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化物の単分
域単結晶からなる材料とこの単結晶の組成と異なる所定
組成を有する前記酸化物の粉末とを熱処理することによ
って前記材料の組成を変化させる、酸化物単結晶の製造
方法であって、前記熱処理の間における前記材料のキュ
リー温度の変化に応じて熱処理温度を変化させ、この熱
処理温度を前記材料のキュリー温度以下に保持すること
を特徴とする、酸化物単結晶の製造方法に係るものであ
る。
域単結晶からなる材料とこの単結晶の組成と異なる所定
組成を有する前記酸化物の粉末とを熱処理することによ
って前記材料の組成を変化させる、酸化物単結晶の製造
方法であって、前記熱処理の間における前記材料のキュ
リー温度の変化に応じて熱処理温度を変化させ、この熱
処理温度を前記材料のキュリー温度以下に保持すること
を特徴とする、酸化物単結晶の製造方法に係るものであ
る。
【００１１】好ましくは、上記の材料と粉末とを密閉容
器に収容し、この密閉容器内を熱処理することによっ
て、この材料の組成を変化させる。
器に収容し、この密閉容器内を熱処理することによっ
て、この材料の組成を変化させる。
【００１２】上記の酸化物としては、各種の複合酸化物
を例示できる。こうした複合酸化物としては、例えば、
LiNbO3, LiTaO3などを例示できる。
を例示できる。こうした複合酸化物としては、例えば、
LiNbO3, LiTaO3などを例示できる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例について述べる。以下
の実施例においては、主として、本発明をニオブ酸リチ
ウム単結晶の製造に対して適用した例について述べる。
まず、リチウム化合物とニオブ化合物とを混合し、例え
ば 950℃で仮焼し、1050℃で焼成する。この焼成物を用
い、チョクラルスキー法によって1252℃で引き上げ、コ
ングルエント組成の柱状物を引き上げる。次いで、この
柱状物を1170℃でアニールして結晶中の歪みを除き、例
えば1175℃で電圧を印加して単分域化処理をする。次い
で、この柱状物を切断し、所定厚さの薄板を得る。
の実施例においては、主として、本発明をニオブ酸リチ
ウム単結晶の製造に対して適用した例について述べる。
まず、リチウム化合物とニオブ化合物とを混合し、例え
ば 950℃で仮焼し、1050℃で焼成する。この焼成物を用
い、チョクラルスキー法によって1252℃で引き上げ、コ
ングルエント組成の柱状物を引き上げる。次いで、この
柱状物を1170℃でアニールして結晶中の歪みを除き、例
えば1175℃で電圧を印加して単分域化処理をする。次い
で、この柱状物を切断し、所定厚さの薄板を得る。
【００１４】次いで、コングルエント組成と異なる所定
組成を有するニオブ酸リチウム粉末と上記薄板とを密閉
容器に収容し、この密閉容器内を熱処理することによっ
て、薄板を構成するニオブ酸リチウム単結晶の組成を変
化させる。図１は、このＶＴＥ処理に適した熱処理装置
を概略的に示す断面図である。
組成を有するニオブ酸リチウム粉末と上記薄板とを密閉
容器に収容し、この密閉容器内を熱処理することによっ
て、薄板を構成するニオブ酸リチウム単結晶の組成を変
化させる。図１は、このＶＴＥ処理に適した熱処理装置
を概略的に示す断面図である。
【００１５】直方体の容器１の上側開口に、蓋２が被せ
られている。容器１の上端面1aに、蓋２の縁部2bが載置
される。縁部2bの内側に段差部2aが形成されており、段
差部2aが、容器１の内側空間６内に突き出ている。段差
部2aの平面形状は長方形であり、段差部2aの四周に側周
面2cが設けられている。
られている。容器１の上端面1aに、蓋２の縁部2bが載置
される。縁部2bの内側に段差部2aが形成されており、段
差部2aが、容器１の内側空間６内に突き出ている。段差
部2aの平面形状は長方形であり、段差部2aの四周に側周
面2cが設けられている。
【００１６】上端面1a及び縁部2bは共に精度良く研磨加
工し、かつ互いの平行度を上げるようにした。これによ
り、内側空間６内の気密性が上がり、揮発性成分が容器
１の外に逃げないようになった。この結果、容器１内で
リチウムが気相で平衡状態を保ち易くなった。また、段
差部2aを内側空間６内へと突出させたことにより、側周
面2cと内側壁面1bとの間隔が小さくなった。この結果、
一層リチウム成分が、容器１と蓋２とのすり合わせ部分
から逃げにくくなった。
工し、かつ互いの平行度を上げるようにした。これによ
り、内側空間６内の気密性が上がり、揮発性成分が容器
１の外に逃げないようになった。この結果、容器１内で
リチウムが気相で平衡状態を保ち易くなった。また、段
差部2aを内側空間６内へと突出させたことにより、側周
面2cと内側壁面1bとの間隔が小さくなった。この結果、
一層リチウム成分が、容器１と蓋２とのすり合わせ部分
から逃げにくくなった。
【００１７】内側空間６内に白金製の容器４が収容さ
れ、容器４上に白金製の蓋３が被せられている。容器４
の内側空間５内に、所定組成のニオブ酸リチウム粉末９
が収容され、粉末９上に白金線８が立てられている。白
金線８には載置部8aが設けられ、載置部8aにコングルエ
ント組成のニオブ酸リチウム単結晶からなる薄板７が数
段載置されている。上下に隣り合う薄板７の間には、白
金線30が介在している。こうした、薄板７を多段に積み
上げる構造の処理装置により、ＶＴＥ処理時の生産力が
著しく向上する。この点は、従来のＶＴＥ処理装置には
見られない。
れ、容器４上に白金製の蓋３が被せられている。容器４
の内側空間５内に、所定組成のニオブ酸リチウム粉末９
が収容され、粉末９上に白金線８が立てられている。白
金線８には載置部8aが設けられ、載置部8aにコングルエ
ント組成のニオブ酸リチウム単結晶からなる薄板７が数
段載置されている。上下に隣り合う薄板７の間には、白
金線30が介在している。こうした、薄板７を多段に積み
上げる構造の処理装置により、ＶＴＥ処理時の生産力が
著しく向上する。この点は、従来のＶＴＥ処理装置には
見られない。
【００１８】このＶＴＥ処理において、本発明に従い、
薄板７を構成する単結晶のキュリー温度の変化に応じて
熱処理温度を変化させる。こうした熱処理方法について
例示する。
薄板７を構成する単結晶のキュリー温度の変化に応じて
熱処理温度を変化させる。こうした熱処理方法について
例示する。
【００１９】図２に示す従来の熱処理スケジュール10に
おいては、1100℃の温度で熱処理を続ける。この場合に
も、薄板７のキュリー温度Ｔc は、例えば1146℃から11
90℃へと向って、時間が経つにつれて上昇していく。し
かし、この方法では、キュリー温度が1190℃に達するま
でに長時間かかる。例えば、薄板の厚さが 0.5mmの場合
には、500 時間程度が必要である。
おいては、1100℃の温度で熱処理を続ける。この場合に
も、薄板７のキュリー温度Ｔc は、例えば1146℃から11
90℃へと向って、時間が経つにつれて上昇していく。し
かし、この方法では、キュリー温度が1190℃に達するま
でに長時間かかる。例えば、薄板の厚さが 0.5mmの場合
には、500 時間程度が必要である。
【００２０】図３に示す熱処理スケジュール11において
は、まず1146℃以下の温度ＴO で加熱し、次いで1146℃
以上、1190℃以下の温度Ｔ1 で加熱する。この際、熱処
理温度Ｔ1 が薄板７のキュリー温度ＴC を超えないよう
にする必要がある。このようにすることで、温度Ｔ1 に
おいて薄板７のキュリー温度の上昇が著しく促進される
ことが判明した。しかも、単結晶のドメインが多分域化
することもなかった。例えば、薄板の厚さが 0.5mmの場
合、1125℃で30時間熱処理し、1150℃で50時間熱処理す
ると、薄板７のキュリー温度ＴC が1190℃に達した。
は、まず1146℃以下の温度ＴO で加熱し、次いで1146℃
以上、1190℃以下の温度Ｔ1 で加熱する。この際、熱処
理温度Ｔ1 が薄板７のキュリー温度ＴC を超えないよう
にする必要がある。このようにすることで、温度Ｔ1 に
おいて薄板７のキュリー温度の上昇が著しく促進される
ことが判明した。しかも、単結晶のドメインが多分域化
することもなかった。例えば、薄板の厚さが 0.5mmの場
合、1125℃で30時間熱処理し、1150℃で50時間熱処理す
ると、薄板７のキュリー温度ＴC が1190℃に達した。
【００２１】これにより、ＶＴＥ法によるニオブ酸リチ
ウムの熱処理時間が著しく短縮され、その生産量が著し
く増大し、生産コストが大きく下がった。しかも、単結
晶のドメインが多分域化することもなかった。
ウムの熱処理時間が著しく短縮され、その生産量が著し
く増大し、生産コストが大きく下がった。しかも、単結
晶のドメインが多分域化することもなかった。
【００２２】次に、Li2Oが 47.2molであるニオブ酸リチ
ウムの単結晶を製造する場合の熱処理スケジュールにつ
いて例示する。図４に示す従来の熱処理スケジュール12
においては、例えば1070℃で熱処理していた。薄板７の
単結晶のキュリー温度ＴC が1090℃に達するまでには、
800 時間程度の熱処理が必要であった。
ウムの単結晶を製造する場合の熱処理スケジュールにつ
いて例示する。図４に示す従来の熱処理スケジュール12
においては、例えば1070℃で熱処理していた。薄板７の
単結晶のキュリー温度ＴC が1090℃に達するまでには、
800 時間程度の熱処理が必要であった。
【００２３】一方、図５に示す熱処理スケジュール13に
おいては、最初に1090℃以上、1146℃以下の温度Ｔ2 で
熱処理を行う。この間に、薄板７のキュリー温度ＴC は
下降する。そして、このキュリー温度ＴC がＴ2 にまで
達する前に、熱処理温度をＴＴ3 に向って下降させる。
例えば、薄板７の厚さが 0.5mmの場合、1125℃で30時間
熱処理し、1065℃で 300時間熱処理すると、ＴC が 109
0 ℃に達することが判明した。
おいては、最初に1090℃以上、1146℃以下の温度Ｔ2 で
熱処理を行う。この間に、薄板７のキュリー温度ＴC は
下降する。そして、このキュリー温度ＴC がＴ2 にまで
達する前に、熱処理温度をＴＴ3 に向って下降させる。
例えば、薄板７の厚さが 0.5mmの場合、1125℃で30時間
熱処理し、1065℃で 300時間熱処理すると、ＴC が 109
0 ℃に達することが判明した。
【００２４】以上のことから明確なように、本発明にお
いては、単結晶のキュリー温度以下に熱処理温度を保持
し、しかもこの熱処理温度を、キュリー温度の経時的変
化に対応させてコントロールすることが必要である。こ
のコントロールの方法としては、例えば、図３に示すス
ケジュール11，図５に示すスケジュール13，後述する図
６のスケジュール14，15，16，図７のスケジュール19，
21，22等が採用できる。
いては、単結晶のキュリー温度以下に熱処理温度を保持
し、しかもこの熱処理温度を、キュリー温度の経時的変
化に対応させてコントロールすることが必要である。こ
のコントロールの方法としては、例えば、図３に示すス
ケジュール11，図５に示すスケジュール13，後述する図
６のスケジュール14，15，16，図７のスケジュール19，
21，22等が採用できる。
【００２５】このように、本発明では、単結晶のキュリ
ー温度の変化に応じて熱処理温度を変化させる。このキ
ュリー温度と熱処理温度は、50℃以内に設定し、50℃以
内に保持しつづけることが好ましく、更に20℃以内に保
持しつづけることが一層好ましい。ただし、ＶＴＥ処理
の進行途中において、一時的に上記の温度差が50℃を超
えても、本発明の効果は奏しうる。
ー温度の変化に応じて熱処理温度を変化させる。このキ
ュリー温度と熱処理温度は、50℃以内に設定し、50℃以
内に保持しつづけることが好ましく、更に20℃以内に保
持しつづけることが一層好ましい。ただし、ＶＴＥ処理
の進行途中において、一時的に上記の温度差が50℃を超
えても、本発明の効果は奏しうる。
【００２６】また、ＶＴＥ処理の過程において、単結晶
のキュリー温度ＴC は、上昇又は下降する。ＴC が上昇
する際には、熱処理温度もこれに応じて上昇させる。Ｔ
C が下降する際には、熱処理温度を下降させる。これら
の温度変化は、一回以上段階的に行ってよく、また所定
速度で昇温又は降温させてもよい。この際、ＶＴＥ処理
の全過程におけるＴC の最小値をＴmin とすると、ある
時点における熱処理温度がＴmin を超えていることが好
ましい。例えば、ＴC が1146℃から1190℃へと上昇する
処理では、Ｔmin は1146℃である。ＴC が1146℃から10
90℃へと下降するＶＴＥ処理では、Ｔmin は1090℃であ
る。
のキュリー温度ＴC は、上昇又は下降する。ＴC が上昇
する際には、熱処理温度もこれに応じて上昇させる。Ｔ
C が下降する際には、熱処理温度を下降させる。これら
の温度変化は、一回以上段階的に行ってよく、また所定
速度で昇温又は降温させてもよい。この際、ＶＴＥ処理
の全過程におけるＴC の最小値をＴmin とすると、ある
時点における熱処理温度がＴmin を超えていることが好
ましい。例えば、ＴC が1146℃から1190℃へと上昇する
処理では、Ｔmin は1146℃である。ＴC が1146℃から10
90℃へと下降するＶＴＥ処理では、Ｔmin は1090℃であ
る。
【００２７】（実験１）以下、更に具体的な実験結果に
ついて述べる。図１に示した熱処理装置を用い、コング
ルエント組成のニオブ酸リチウム単結晶をＶＴＥ処理し
た。Li2Oが 48.6mol％であるニオブ酸リチウム単結晶か
らなる直径３インチの円柱状物をチョクラルスキー炉か
ら引き上げ、長さ100mm の円柱状物を得た。これを焼鈍
処理し、単分域化処理し、内周刃で切断し、所定厚さの
薄板を得た。
ついて述べる。図１に示した熱処理装置を用い、コング
ルエント組成のニオブ酸リチウム単結晶をＶＴＥ処理し
た。Li2Oが 48.6mol％であるニオブ酸リチウム単結晶か
らなる直径３インチの円柱状物をチョクラルスキー炉か
ら引き上げ、長さ100mm の円柱状物を得た。これを焼鈍
処理し、単分域化処理し、内周刃で切断し、所定厚さの
薄板を得た。
【００２８】この薄板について、Ｙ面又はＺ面を光学研
磨処理し、縦20mm、横10mmの長方形状の試料を得た。容
器１、蓋２の材質はアルミナとした。1050℃で焼成され
た、Li2Oが 50mol％であるニオブ酸リチウムの粉末を、
容器４内に60ｇ入れた。この粉末９は嵩ばるため、粉末
９を圧縮し、その高さを15mmに揃えた。そして、直径0.
5mm の白金線８の上に薄板７（試料）を止めた。
磨処理し、縦20mm、横10mmの長方形状の試料を得た。容
器１、蓋２の材質はアルミナとした。1050℃で焼成され
た、Li2Oが 50mol％であるニオブ酸リチウムの粉末を、
容器４内に60ｇ入れた。この粉末９は嵩ばるため、粉末
９を圧縮し、その高さを15mmに揃えた。そして、直径0.
5mm の白金線８の上に薄板７（試料）を止めた。
【００２９】そして、表１、表２に示すような熱処理ス
ケジュールで、各試料の熱処理を行った。表１、表２に
示す熱処理スケジュールに先立つ昇温速度及びこのスケ
ジュール後の降温速度は、共に 100℃／時間とした。ま
た、ＶＴＥ処理後の単結晶のキュリー温度、ドメインの
単分域判定を表１、表２に示す。
ケジュールで、各試料の熱処理を行った。表１、表２に
示す熱処理スケジュールに先立つ昇温速度及びこのスケ
ジュール後の降温速度は、共に 100℃／時間とした。ま
た、ＶＴＥ処理後の単結晶のキュリー温度、ドメインの
単分域判定を表１、表２に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
【表２】
【００３２】表１における実験番号１〜８は、図２に示
す熱処理スケジュール10に従うものである。実験番号１
では、Ｔc が1190℃に達するまでに 500時間かかってい
るし、かつ試料の厚さが１mm，２mmになると、500 時間
の熱処理でもＴc が1190℃に達さない。実験番号４で
は、単結晶のドメインが多分域化した。実験番号５，６
では、Ｔc が充分に上昇していない。実験番号７では、
Ｔc が1190℃に達するまでに 300時間かかっているが、
実験番号２とくらべると熱処理時間が大幅に短縮されて
いる。
す熱処理スケジュール10に従うものである。実験番号１
では、Ｔc が1190℃に達するまでに 500時間かかってい
るし、かつ試料の厚さが１mm，２mmになると、500 時間
の熱処理でもＴc が1190℃に達さない。実験番号４で
は、単結晶のドメインが多分域化した。実験番号５，６
では、Ｔc が充分に上昇していない。実験番号７では、
Ｔc が1190℃に達するまでに 300時間かかっているが、
実験番号２とくらべると熱処理時間が大幅に短縮されて
いる。
【００３３】実験番号９，10, 11では、熱処理後に単結
晶のドメインが多分域化している。これは、実験番号８
に示すように、1140℃で30時間熱処理した後のＴc が11
70℃なので、実験番号９，10, 11では、1180℃に昇温し
たときに熱処理温度が一時Ｔc を上回っているためであ
る。
晶のドメインが多分域化している。これは、実験番号８
に示すように、1140℃で30時間熱処理した後のＴc が11
70℃なので、実験番号９，10, 11では、1180℃に昇温し
たときに熱処理温度が一時Ｔc を上回っているためであ
る。
【００３４】表２に示す実験番号12〜17は、図３の熱処
理スケジュール11に従うものである。これらの例から明
白なように、短かい熱処理時間でＴc を1190℃まで上昇
させることができるし、単結晶の多分域化も生じていな
い。実験番号12〜14は、最初に1125℃で30時間熱処理し
ており、この時点でＴc は 1160 ℃になっている（実験
番号６参照）。実験番号15, 16では、最初に1130℃で40
時間熱処理しているので、この時点でＴc は1160℃を超
えている。実験番号17では、1140℃で30時間熱処理した
時点で、Ｔc が1170℃に達している（実験番号８参
照）。
理スケジュール11に従うものである。これらの例から明
白なように、短かい熱処理時間でＴc を1190℃まで上昇
させることができるし、単結晶の多分域化も生じていな
い。実験番号12〜14は、最初に1125℃で30時間熱処理し
ており、この時点でＴc は 1160 ℃になっている（実験
番号６参照）。実験番号15, 16では、最初に1130℃で40
時間熱処理しているので、この時点でＴc は1160℃を超
えている。実験番号17では、1140℃で30時間熱処理した
時点で、Ｔc が1170℃に達している（実験番号８参
照）。
【００３５】実験番号18, 19, 20においては、図６に示
す熱処理スケジュール16に従った。実験番号21において
は、図６に示す熱処理スケジュール15に従って熱処理を
行った。実験番号22においては、図６に示す熱処理スケ
ジュール14に従って熱処理を行った。これらの実験にお
いては、キュリー温度Ｔc がほぼ図６に示すようにして
上昇するものである。なお図６において、破線17はＴc
−20℃のグラフを示し、破線18はＴc −50℃のグラフを
示す。
す熱処理スケジュール16に従った。実験番号21において
は、図６に示す熱処理スケジュール15に従って熱処理を
行った。実験番号22においては、図６に示す熱処理スケ
ジュール14に従って熱処理を行った。これらの実験にお
いては、キュリー温度Ｔc がほぼ図６に示すようにして
上昇するものである。なお図６において、破線17はＴc
−20℃のグラフを示し、破線18はＴc −50℃のグラフを
示す。
【００３６】（実験２）実験１と同様にして、コングル
エント組成のニオブ酸リチウム単結晶からなる薄板をＶ
ＴＥ処理した。ただし、粉末９の材質としては、Li2Oが
47.2mol％であるニオブ酸リチウムを用いた。そして、
表３，表４に示すような熱処理スケジュールで、各試料
の熱処理を行った。表３，表４に示す熱処理スケジュー
ルに先立つ昇温速度及びこのスケジュール後の降温速度
は、共に 100℃／時間とした。ＶＴＥ処理後の単結晶の
キュリー温度、ドメインの単分域判定を表３，表４に示
す。
エント組成のニオブ酸リチウム単結晶からなる薄板をＶ
ＴＥ処理した。ただし、粉末９の材質としては、Li2Oが
47.2mol％であるニオブ酸リチウムを用いた。そして、
表３，表４に示すような熱処理スケジュールで、各試料
の熱処理を行った。表３，表４に示す熱処理スケジュー
ルに先立つ昇温速度及びこのスケジュール後の降温速度
は、共に 100℃／時間とした。ＶＴＥ処理後の単結晶の
キュリー温度、ドメインの単分域判定を表３，表４に示
す。
【００３７】
【表３】
【００３８】
【表４】
【００３９】表３における実験番号31〜37は、図４に示
す熱処理スケジュール12に従うものである。実験番号31
では、Ｔc が 1090 ℃に達するまでに 800時間かかって
いるし、かつ試料の厚さが１mm、２mmになると、800 時
間の熱処理後でもＴc が1090℃に達しない。実験番号34
では、単結晶のドメインが多分域化した。実験番号35,
36, 37では、Ｔc が充分に下降していない。
す熱処理スケジュール12に従うものである。実験番号31
では、Ｔc が 1090 ℃に達するまでに 800時間かかって
いるし、かつ試料の厚さが１mm、２mmになると、800 時
間の熱処理後でもＴc が1090℃に達しない。実験番号34
では、単結晶のドメインが多分域化した。実験番号35,
36, 37では、Ｔc が充分に下降していない。
【００４０】実験番号38では、熱処理後に単結晶のドメ
インが多分域化している。この理由は、試料内部まで十
分Ｌｉ組成が平衡に達していないためで、実験番号35に
示すように、1125℃で30時間熱処理すると、Ｔc が1125
℃に達する。このため、実験番号38では、約70時間に亘
って、熱処理温度がＴc を超えている。
インが多分域化している。この理由は、試料内部まで十
分Ｌｉ組成が平衡に達していないためで、実験番号35に
示すように、1125℃で30時間熱処理すると、Ｔc が1125
℃に達する。このため、実験番号38では、約70時間に亘
って、熱処理温度がＴc を超えている。
【００４１】表４に示す実験番号39〜41は、図５の熱処
理スケジュール13に従うものである。これらの例から明
白なように、短い熱処理時間でＴc を1090℃まで下降さ
せることができるし、単結晶の多分域化も生じていな
い。
理スケジュール13に従うものである。これらの例から明
白なように、短い熱処理時間でＴc を1090℃まで下降さ
せることができるし、単結晶の多分域化も生じていな
い。
【００４２】実験番号42, 43, 44においては、図７に示
す熱処理スケジュール21に従った。実験番号46において
は、図７に示す熱処理スケジュール19に従って熱処理を
行った。実験番号47においては、図７に示す熱処理スケ
ジュール22に従って熱処理を行った。これらの実験にお
いては、キュリー温度Ｔc がほぼ図７に示すように下降
するものである。なお、図７において、破線20はＴc −
20℃のグラフを示し、破線23はＴc −50℃のグラフを示
す。
す熱処理スケジュール21に従った。実験番号46において
は、図７に示す熱処理スケジュール19に従って熱処理を
行った。実験番号47においては、図７に示す熱処理スケ
ジュール22に従って熱処理を行った。これらの実験にお
いては、キュリー温度Ｔc がほぼ図７に示すように下降
するものである。なお、図７において、破線20はＴc −
20℃のグラフを示し、破線23はＴc −50℃のグラフを示
す。
【００４３】上記の実験１，２によって製造した試料を
基板として用い、この基板に光導波路を形成してみたと
ころ、光の伝播損失が少なく、かつそのバラツキの小さ
い、好適な光導波路基板が得られた。また、試料のサイ
ズについては特に制限はなく、例えば直径１〜４インチ
のウエハーを処理できるし、一度に数枚処理することが
できる。ただし、試料の厚さが３mmを超えると、内部ま
で均一に反応させることが難しかった。
基板として用い、この基板に光導波路を形成してみたと
ころ、光の伝播損失が少なく、かつそのバラツキの小さ
い、好適な光導波路基板が得られた。また、試料のサイ
ズについては特に制限はなく、例えば直径１〜４インチ
のウエハーを処理できるし、一度に数枚処理することが
できる。ただし、試料の厚さが３mmを超えると、内部ま
で均一に反応させることが難しかった。
【００４４】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、ＶＴＥ法による酸化物単結晶の熱処理時間が著しく
短縮される。従って、目的とする組成の酸化物単結晶を
量産することができるようになる。しかも、この熱処理
温度は単結晶材料のキュリー温度以下に保持するので、
単結晶のドメインが多分域化することもない。
ば、ＶＴＥ法による酸化物単結晶の熱処理時間が著しく
短縮される。従って、目的とする組成の酸化物単結晶を
量産することができるようになる。しかも、この熱処理
温度は単結晶材料のキュリー温度以下に保持するので、
単結晶のドメインが多分域化することもない。
【図１】酸化物単結晶の薄板７を熱処理するための装置
を概略的に示す断面図である。
を概略的に示す断面図である。
【図２】従来の熱処理スケジュールを示すグラフであ
る。
る。
【図３】熱処理スケジュールの一例を示すグラフであ
る。
る。
【図４】従来の熱処理スケジュールを示すグラフであ
る。
る。
【図５】熱処理スケジュールの一例を示すグラフであ
る。
る。
【図６】各例の熱処理スケジュールを示すグラフであ
る。
る。
【図７】各例の熱処理スケジュールを示すグラフであ
る。
る。
１，４ 容器 ２，３ 蓋 2a 段差部 ７ 薄板 ８ 白金線 ９ 粉末
フロントページの続き (56)参考文献 Ｐ．Ｆ．Ｂｏｒｄｕｉ，ｅｔ ａ ｌ．，”Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｆｆ−ｃｏｎｇｒｕｅｎｔ ｌ ｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ ｃｒｙ ｓｔａｌｓ，”Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ ｓ．，15 Ｊａｎ．1992，Ｖｏｌ．71, Ｎｏ．２，ｐ．875−879 Ｙ．Ｓ．Ｌｕｈ，ｅｔ ａｌ．，”Ｓ ｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ＬｉＮｂ Ｏ３ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌ ｆｉｂｅｒｓ ｆｏｒ ｎｏｎｌ ｉｎ ｅａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃ ａｔｉｏｎｓ，”Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒ ｏｗｔｈ，1987，Ｖｏｌ．85，ｐ．264 −269 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 28/00 - 35/00 ＣＡ（ＳＴＮ)
Claims (1)
- 【請求項１】 酸化物の単分域単結晶からなる材料とこ
の単結晶の組成と異なる所定組成を有する前記酸化物の
粉末とを熱処理することによって前記材料の組成を変化
させる、酸化物単結晶の製造方法であって、 前記熱処理の間における前記材料のキュリー温度の変化
に応じて熱処理温度を変化させ、この熱処理温度を前記
材料のキュリー温度以下に保持することを特徴とする、
酸化物単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32552492A JP2818342B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 酸化物単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32552492A JP2818342B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 酸化物単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06172078A JPH06172078A (ja) | 1994-06-21 |
| JP2818342B2 true JP2818342B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=18177843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32552492A Expired - Lifetime JP2818342B2 (ja) | 1992-12-04 | 1992-12-04 | 酸化物単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2818342B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102689927A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-09-26 | 南开大学 | 一种近化学计量比铌酸锂晶体的制备方法 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7902517B1 (en) * | 2008-06-18 | 2011-03-08 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Semiconductor neutron detector |
| JP2011135245A (ja) * | 2009-12-24 | 2011-07-07 | Panasonic Corp | 弾性波デバイスとこれを用いた電子機器、及び弾性波デバイスの製造方法 |
| JP6360847B2 (ja) | 2016-03-18 | 2018-07-18 | 太陽誘電株式会社 | 弾性波デバイス |
-
1992
- 1992-12-04 JP JP32552492A patent/JP2818342B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Ｐ．Ｆ．Ｂｏｒｄｕｉ，ｅｔ ａｌ．，"Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｆｆ−ｃｏｎｇｒｕｅｎｔ ｌｉｔｈｉｕｍ ｎｉｏｂａｔｅ ｃｒｙｓｔａｌｓ，"Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，１５ Ｊａｎ．１９９２，Ｖｏｌ．７１，Ｎｏ．２，ｐ．８７５−８７９ |
| Ｙ．Ｓ．Ｌｕｈ，ｅｔ ａｌ．，"Ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ ＬｉＮｂＯ３ ｓｉｎｇｌｅ−ｃｒｙｓｔａｌ ｆｉｂｅｒｓ ｆｏｒ ｎｏｎｌ ｉｎｅａｒ ｏｐｔｉｃａｌ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，"Ｊ．Ｃｒｙｓｔ．Ｇｒｏｗｔｈ，１９８７，Ｖｏｌ．８５，ｐ．２６４−２６９ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102689927A (zh) * | 2012-06-19 | 2012-09-26 | 南开大学 | 一种近化学计量比铌酸锂晶体的制备方法 |
| CN102689927B (zh) * | 2012-06-19 | 2013-12-11 | 南开大学 | 一种近化学计量比铌酸锂晶体的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06172078A (ja) | 1994-06-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mulvihill et al. | The role of processing variables in the flux growth of lead zinc niobate-lead titanate relaxor ferroelectric single crystals | |
| Clarke et al. | The growth and characterization of PbZrxTi1− xO3 single crystals | |
| JP2818342B2 (ja) | 酸化物単結晶の製造方法 | |
| JP2003267796A (ja) | ペロブスカイト構造を有する酸化物及びその製造方法 | |
| US3446603A (en) | Growth of lithium niobate crystals | |
| JP2818344B2 (ja) | 酸化物単結晶の製造方法及びその装置 | |
| Jang et al. | Dielectric and piezoelectric properties of the thermally annealed Pb (Zn, Mg) 1/3Nb2/3O3–PbTiO3 system across the rhombohedral/tetragonal morphotropic phase boundary | |
| JP2796029B2 (ja) | 熱処理用酸化物粉末の製造方法及び酸化物単結晶の熱処理方法 | |
| JP2843226B2 (ja) | 熱処理容器および単結晶の製造装置 | |
| JP2862742B2 (ja) | 酸化物単結晶の製造方法 | |
| US4078284A (en) | Piezoelectric substrate fabrication process | |
| JP2818346B2 (ja) | 酸化物単結晶の熱処理容器及び熱処理用構造体 | |
| JP3132956B2 (ja) | 酸化物単結晶の製造方法 | |
| JP3562947B2 (ja) | 圧電体材料 | |
| US2893107A (en) | Barium titanate as a ferroelectric material | |
| JP2915292B2 (ja) | ニオブ酸リチウム基板の製造方法 | |
| JP3013206B2 (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶の製造方法 | |
| JPH0748425B2 (ja) | マイクロ波素子 | |
| JPS6335500A (ja) | 強誘電体単結晶の単一分域化方法 | |
| JP2007001775A (ja) | 強誘電体結晶の製造方法 | |
| KR100326279B1 (ko) | 티탄산바륨의 단결정 성장 방법 | |
| JPS58155719A (ja) | 単結晶体の製造法 | |
| JPH05117096A (ja) | ニオブ酸リチウム単結晶の薄膜の育成方法 | |
| JPH0411513B2 (ja) | ||
| JPH10194900A (ja) | 光学単結晶膜の製造方法、光学単結晶膜および光学部品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980721 |