JPH02307885A - Single crystal producing device - Google Patents
Single crystal producing deviceInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、水晶、ベリル、ベルリナイト等の結晶育成に
広く使われている水熱合成法の単結晶製造装置に関する
ものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a single crystal manufacturing apparatus using a hydrothermal synthesis method which is widely used for growing crystals of quartz, beryl, berlinite, etc.
本発明は、各種単結晶の育成装置として有用な水熱合成
法による単結晶の育成装置において、原料設置圧力容器
と種子結晶設置圧力容器を分離独立させることにより、
それぞれの圧力容器内の温度が安定し、かつ、圧力容器
間の温度差がつけやすくなることにより、より良質の大
型結晶の育成を可能にするものである。The present invention provides a single crystal growth apparatus using a hydrothermal synthesis method that is useful as a growth apparatus for various single crystals, by separating and independent of a pressure vessel in which a raw material is installed and a pressure vessel in which a seed crystal is installed.
By stabilizing the temperature within each pressure vessel and making it easier to create a temperature difference between the pressure vessels, it is possible to grow larger crystals of better quality.
従来、単結晶の育成には、水熱合成法以外にチョコラル
スキー法、フローティングゾーン法、フラックス法、ベ
ルヌーイ決算各種の育成法がある。Conventionally, in addition to the hydrothermal synthesis method, various growth methods such as the Czochralski method, the floating zone method, the flux method, and the Bernoulli method have been used to grow single crystals.
この中で水熱合成法は最も良質な単結晶が育成できる可
能性がある。Among these methods, hydrothermal synthesis has the potential to grow single crystals of the highest quality.
水熱合成法はオートクレーブ中で水溶液を用い所定の温
度、圧力により材料を合成する方法であり、人工水晶の
量産に使用されている。現在水熱合成法に使用されてい
る単結晶製造装置はオートクレーブと呼ばれる圧力容器
を使用している。このオートクレーブは円筒形をしてお
り、オートクレーブ下部に原料を設置し、上部に種子結
晶を配置しである。また、原料部と種子結晶部の開には
バッフル板と呼ばれる温度制御n仮が設置されている。Hydrothermal synthesis is a method of synthesizing materials using an aqueous solution in an autoclave at a predetermined temperature and pressure, and is used for mass production of artificial quartz. Single crystal production equipment currently used in hydrothermal synthesis uses a pressure vessel called an autoclave. This autoclave has a cylindrical shape, with raw materials placed in the lower part of the autoclave and seed crystals placed in the upper part. Further, a temperature control device called a baffle plate is installed between the raw material section and the seed crystal section.
このバッフル板は、圧力容器内の対流を制御することに
より、原料部と種子結晶の間にできるだけ不連続な′温
度差をつける為に設置しである。This baffle plate is installed to create as discontinuous a temperature difference as possible between the raw material portion and the seed crystals by controlling convection within the pressure vessel.
従来の水熱合成法の単結晶育成装置では、同一オートク
レープ内に、原料及び種子結晶を設置しているために、
バッフル板を設けているものの、対流の影響により、温
度差をつけにくいという欠点を有していた。また、バッ
フル板の上下、つまり、種子結晶設置部及び原料設置部
のそれぞれの内部においても温度差がついてしまうとい
う欠点を有していた。In conventional single crystal growth equipment using hydrothermal synthesis, raw materials and seed crystals are placed in the same autoclave.
Although a baffle plate was provided, it had the disadvantage that it was difficult to create a temperature difference due to the influence of convection. Furthermore, there is a drawback that there is a temperature difference between the upper and lower sides of the baffle plate, that is, inside the seed crystal installation section and the raw material installation section.
このような欠点が結晶に与える影響は非常に大きかった
。まず第1に同一のオートクレーブ内で上部に設置した
種子結晶と、下部(パンフル板近傍)に設置した種子結
晶とでは、結晶育成スピードが違うということがある。These defects had a very large effect on the crystal. First, in the same autoclave, the crystal growth speed may be different between a seed crystal placed in the upper part and a seed crystal placed in the lower part (near the panfur plate).
つまり、上部種子結晶は、原料設置部との温度差が大き
いために、育成部の厚い結晶ができ、また下部種子結晶
は、原料設置部との温度差が小さいために、育成部の薄
い結晶ができてしまう。このため、同一オートクレープ
からそれぞれ品質の異なる結晶ができてしまうわけであ
る。In other words, the upper seed crystal has a large temperature difference with the raw material installation area, resulting in thick crystals in the growth area, and the lower seed crystal has a small temperature difference with the raw material installation area, resulting in thin crystals in the growth area. is created. For this reason, the same autoclave produces crystals of different quality.
第2に育成した1つの結晶の上下においても育成部の厚
さに差がでてしまうということがあげられる。一般に水
熱合成法では、種子結晶は縦方向に設置する。このため
、同じ種子結晶上においても、上部の方が育成速度が速
いために、上部の部分が厚くなってしまう。Second, there is a difference in the thickness of the grown portion between the top and bottom of one grown crystal. Generally, in hydrothermal synthesis, seed crystals are placed vertically. Therefore, even on the same seed crystal, the growth rate is faster in the upper part, so the upper part becomes thicker.
従来の育成速度の差があるという問題点は、単結晶育成
装置の構造に起因している。The problem that there is a difference in growth speed with conventional methods is due to the structure of the single crystal growth apparatus.
これら問題点を解決するために、原料設置部及び種子結
晶設置部をそれぞれ分離独立した単結晶製造装置を見出
した。In order to solve these problems, we have discovered a single crystal manufacturing apparatus in which the raw material installation section and the seed crystal installation section are separated and independent.
水熱合成法においては、適当な温度と圧力のもとで出発
原料を適当な溶媒の水溶液に溶解させ、温度差を利用し
て養分を輸送することにより、結晶を晶出あるいは適当
な基板上に育成する。このように育成された単結晶には
、インクルージ3ン、クラックがないことはもちろん、
単結晶間でのバラツキがないこと、一つの単結晶の中で
も厚さ、結晶性等にバラツキがないことが要求される。In the hydrothermal synthesis method, starting materials are dissolved in an aqueous solution of an appropriate solvent at an appropriate temperature and pressure, and the temperature difference is used to transport nutrients to form crystals or deposit them on an appropriate substrate. to develop. The single crystal grown in this way has no inclusions or cracks, and
It is required that there be no variation between single crystals, and that there be no variation in thickness, crystallinity, etc. within a single crystal.
このような要求を満足する装置として本発明による単結
晶製造装置を見出した。A single crystal manufacturing apparatus according to the present invention has been discovered as an apparatus that satisfies such requirements.
第1図に本実施例の構成を模式的に表す断面図を示す6
種子結晶設置圧力容器lと原料設置圧力容器2は、上下
2本の輸送バイブ7.8により接続されている。種子結
晶設置圧力容器lの内部には、種子結晶支持枠3を介し
て種子結晶4が設置されている。種子結晶支持枠3の下
部は、溶液の流れを妨げないように空間を設けである。Fig. 1 shows a sectional view schematically showing the configuration of this embodiment.
The seed crystal installation pressure vessel 1 and the raw material installation pressure vessel 2 are connected by two upper and lower transport vibes 7.8. A seed crystal 4 is installed inside the seed crystal installation pressure vessel l via a seed crystal support frame 3. A space is provided at the lower part of the seed crystal support frame 3 so as not to obstruct the flow of the solution.
また原料設置圧力容器2の内部には、原料カゴ5の中に
適当な大きさに粉砕した原料用結晶が入れられている。Further, inside the raw material installation pressure vessel 2, raw material crystals pulverized to an appropriate size are placed in a raw material basket 5.
この原料結晶の表面積は種子結晶の表面積の約5倍程度
が適当である。この原料カゴ5の下部にも、溶液の流れ
を妨げないように空間を設けである。The surface area of this raw material crystal is suitably about five times the surface area of the seed crystal. A space is also provided at the bottom of this raw material basket 5 so as not to impede the flow of the solution.
種子結晶4として、水晶の2面を切り出した、Z仮(0
001)面を用いた。種子結晶は図のように4枚設置し
た。原料としては、ラス力(ブラジル産天然水晶)を粉
砕したものを用いた。As the seed crystal 4, Z temporary (0
001) surface was used. Four seed crystals were placed as shown in the figure. As a raw material, crushed Las Chikara (natural crystal from Brazil) was used.
以上の設定で水晶の育成を行った。Crystals were grown using the above settings.
実施例a
圧力容器1の内部の温度・−・340℃圧力容器2の内
部の温度−・・・・360℃溶媒−−−−−−−−−−
−−−−−・・−0、5モルNazOHff水溶液圧カ
ー・・・−・・・−・・−−−−−−・・・・・・−一
−−−・−・・−・・・1000kg/aJ育成期間・
−−−一−・−・・−−〜−−−−・・−・・・・−・
20日間上記条件で育成した結果、種子結晶4の上に水
晶が育成された。以下にその結果、性質を示す。Example a Temperature inside pressure vessel 1: 340°C Temperature inside pressure vessel 2: 360°C Solvent:
−−−−・・−0, 5 mol NazOHff aqueous solution pressure car −−−−−−−−−−1−−−・−・・−・・1000kg/aJ growing period・
−−−1−・−・・−−〜−−−−・・−・・・・・−・
As a result of growing under the above conditions for 20 days, crystals were grown on the seed crystals 4. The results and properties are shown below.
成長した層の厚み・・・−・・・−・−・・・11 、
O龍(同−結晶及び4個の結晶内での厚みのバラツキ
はなし)
成長速度−・−・−・・−・−・・・−−−−一・−・
・−550%/日成長した層の性質・−・・・−・−・
・−5iO□単結晶、インクルージョン、マイクロクラ
ックが非常に少ない。Thickness of grown layer・・・・・・−・−・・・・11,
O-ryu (no variation in thickness among the same crystals and 4 crystals) Growth rate -・-・--・--・--・---1・-・
・Characteristics of the layer grown by 550%/day ・・・・・・−・−・
-5iO□ single crystal, very few inclusions and microcracks.
実施例す
圧力容器1の内部の温度・・・・−340℃圧力容器2
の内部の温度・−,355℃溶媒−−−−−−一−−−
−−−−・−0、5モルNazOH3水溶液圧カー・−
−−−−−−一−−−−−−・−・−・−・・・−−−
−−800kg / c4育成期間・・・・−・・−・
−一−−・・ −・−20日間上記条件で育成した結果
、種子結晶4の上に水晶が育成された。以下にその結果
、性質を示す。Example: Temperature inside pressure vessel 1: -340°C Pressure vessel 2
Internal temperature of −, 355℃ Solvent −−−−−−
-----・-0, 5 mol NazOH3 aqueous solution pressure car --
−−−−−−−−−−−−−・−・−・−・・・−−−
--800kg/c4 breeding period・・・・・・・・・・・・・
-1--... -- As a result of growing under the above conditions for 20 days, a crystal was grown on the seed crystal 4. The results and properties are shown below.
成長した層の厚み一−−−−−−−−−−9 、6龍(
同−結晶及び4個の結晶内での厚みのバラツキはなし)
成長速度−−−−m=−−−−−・・480−7日成長
した層の性質−・・−−一−−−−−−5i O□単結
晶、インクルージヨン、マイクロクランクが非常に少な
い。The thickness of the grown layer is 9, 6 (
(There is no variation in thickness among the same crystal and four crystals) Growth rate --- m = --- 480-7 days Properties of the layer grown --- --- --5i O□ Single crystal, inclusions, and micro cranks are very few.
以上記述したように本発明によれば、従来の単結晶製造
装置による結晶育成と比較して、オートクレーブ内の温
度が均一に保たれることから、同一オートクレープ内の
結晶の大きさく結晶育成部の厚さ)が一定になる。また
、同一結晶における結晶育成部の厚さも同様に一定にな
る。このことにより、育成結晶の品質が向上するととも
に、バラツキがなくなる。従来、商品として使用できる
結晶、できない結晶、また商品として使用できる部分、
できない部分といったバラツキがあったが、本発明によ
りほとんどこのバラツキを解消することができる。また
、より安定に結晶を供給することができるようになり、
その効果は極めて大きい。As described above, according to the present invention, the temperature inside the autoclave is kept uniform compared to crystal growth using conventional single crystal manufacturing equipment, so that the size of the crystal within the same autoclave can be reduced. thickness) becomes constant. Further, the thickness of the crystal growth part in the same crystal is also constant. This improves the quality of the grown crystal and eliminates variations. Conventionally, crystals that can be used as products, crystals that cannot be used as products, and parts that can be used as products,
Although there were some variations in the number of parts that could not be achieved, the present invention can almost eliminate these variations. In addition, we are now able to supply crystals more stably,
The effect is extremely large.
更に、本実施例では水晶の育成について述べたが、水晶
と限らずアクアマリン単結晶 (Be:+/Vz(si
03)、) 、アナルサイト単結晶(NaAZSi20
・)+20)等の水熱合成法による単結晶の育成にも、
本発明装置は有効であることは云うまでもないことであ
る。Furthermore, although this example describes the growth of quartz crystal, it is not limited to quartz crystal, but aquamarine single crystal (Be:+/Vz(si
03), ), analcite single crystal (NaAZSi20
・)+20) For growing single crystals using hydrothermal synthesis methods such as
It goes without saying that the device of the present invention is effective.
第1図は本発明装置における圧力容器の一実施例の構造
を表す断面図である。
1.2・・・圧力容器
3・・・種結晶支持枠
4・・・種結晶
5・・・原料カゴ
6.7・・・輸送パイプ
以上
出願人 セイコー電子工業株式会社
代理人 弁理士 林 敬 之 助
第1図FIG. 1 is a sectional view showing the structure of an embodiment of the pressure vessel in the apparatus of the present invention. 1.2...Pressure vessel 3...Seed crystal support frame 4...Seed crystal 5...Raw material basket 6.7...Transportation pipe and above Applicant Seiko Electronic Industries Co., Ltd. Agent Patent attorney Takashi Hayashi Nosuke Figure 1
Claims (2)
を育成する水熱合成装置において、原料設置圧力容器及
び種子結晶設置圧力容器が分離独立していることを特徴
とする単結晶製造装置。(1) Single crystal production in a hydrothermal synthesis apparatus for growing single crystals in various aqueous solutions by applying a predetermined temperature and pressure, characterized in that the raw material installation pressure vessel and the seed crystal installation pressure vessel are separated and independent. Device.
結晶設置圧力容器は、上部及び下部に設けられた、溶液
輸送用パイプによって接続されていることを特徴とする
請求項1記載の単結晶製造装置。(2) The single crystal production apparatus according to claim 1, wherein the raw material installation pressure vessel and the seed crystal installation pressure vessel, which are separated and independent, are connected by a solution transport pipe provided at the upper and lower parts. .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12807889A JPH02307885A (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Single crystal producing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12807889A JPH02307885A (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Single crystal producing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02307885A true JPH02307885A (en) | 1990-12-21 |
Family
ID=14975882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12807889A Pending JPH02307885A (en) | 1989-05-22 | 1989-05-22 | Single crystal producing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02307885A (en) |
-
1989
- 1989-05-22 JP JP12807889A patent/JPH02307885A/en active Pending
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