JPH03141186A - 単結晶の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 金属酸化物等の化合物の単結晶を金属ルツボな用いて育
成するブリッジマン法による単結晶育成方法の改良に関
するものである。

（従来の技術） 従来、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、ＧＧＧ等の金属酸化物の
単結晶を育成する際には、これら高融点のものと反応し
難（且つこれらの化合物よりも高融点のＰｔ、　Ｉｒ等
の金属ルツボな用いてこれらの化合物を溶融させ、単結
晶を育成する方法が採られてきた。

（発明が解決しようとする課題） しかし、実際には、金属ルツボの成分が、化合物の溶融
物中に溶出混入し、それが単結晶中に不純物の異相とし
て析出して、結晶欠陥が発生したり、その後の製品化の
切断、研削、研磨等の加工工程においてこの異相として
析出した金属微粒子が脱落したり、この微粒子により単
結晶表面を傷付ける等の悪影響を及ぼし、そのため、製
品の寸法精度、表面粗さ等の品質低下や歩留まりが悪（
なる等の欠点があった。

本発明は、上記諸欠点を改良し、ルツボ成分の結晶中へ
の混入を極力抑制し、結晶欠陥及び異相の析出の少ない
極めて高品質の単結晶を提供すると共に、またルツボを
健全に保ち、装置の保守を容易にして、単結晶の低コス
ト化を可能にすることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、かかる課題を解決するために、金属ルツ
ボ成分の混入経路を解明した結果、本発明に到達したも
ので、その要旨とするところは、金属ルツボを用いて金
属酸化物の単結晶を育成する方法において、電気伝導性
を有する金属酸化物の溶融物中に陽極を設けると共に、
金属ルツボを陰極として両極間に直流電圧を印加しなが
ら単結晶を育成することを特徴とする単結晶の製造方法
およびこの単結晶の製造方法において、金属酸化物の溶
融物の融点以上の温度分布を有する部分に該金属酸化物
の焼結体を陽極として設けると共に、金属ルツボを陰極
として両極間に直流電圧を印加しながら単結晶を育成す
ることを特徴とする単結晶の製造方法にある。

以下、本発明の詳細な説明する。

一般に、金属ルツボ成分である金属が、金属酸化物の溶
融物中に混入する際には、陽イオン状態となっている。

本発明は、この現象をブリッジマン法による単結晶の製
造方法に応用したもので、一般に酸化物の溶融物が良好
な電気伝導性を有することから、ルツボを陰極とし溶融
物を陽極として両電極間に直流電圧を印加して電流を流
すことにより、ルツボ成分である金属の陽イオン化を抑
えれば、ルツボ成分の溶融物中への溶出混入を抑止でき
、ルツボ成分の混入の極めて少な（、結晶欠陥のない単
結晶を得ることができる。

本発明が適用できるのは、溶融状態で電気伝導性を有す
る金属酸化物で具体的にはＭｎ−Ｚｎフェライト、ＧＧ
Ｇ等が例示される。

溶融物とルツボの間に直流電圧を印加するための電極の
材質については、陰極は金属ルツボ自体を陰極とするの
でＰｔ、　Ｐｔ−Ｒｈ、　Ｉｒ等が挙げられ、陽極とし
てはルツボ成分と同等もしくはそれ以上の化学的安定性
と高融点を持つＰｔ−Ｒｈ合金、または電気伝導性を有
する単結晶の組成原料となる金属酸化物を焼結したもの
を電極とすればよく、ｐｔ、ｐｔ−Ｒｈ、Ｉｒ等の金属
、Ｍｎ−Ｚｎフェライト等の酸化物が例示される。但し
、陽極に単結晶と同一組成の焼結体を用いる場合は、陽
極自体が溶融するのでルツボの容量限界までは連続的に
単結晶を製造することが出来る。通電条件は溶融物の種
類、溶融温度による電気伝導度、溶融物の量、ルツボの
冷却速度によって決まるが、直流電圧３〜６０Ｖ、電流
数＋Ａ程度である。通電時間は、ルツボ中の酸化物が完
全に溶融し、良好な電気伝導性を示すようになった時か
ら、単結晶育成を終了するまでである。加熱方式は電熱
抵抗炉、高周波誘導炉等公知の電気炉が用いられる。

陽極に製造する単結晶と同組成の電気伝導性を有する焼
結体を使用する場合には、前述したように陽極が原料供
給源になってルツボの容量限度まで連続的に単結晶をＳ
’Ｊ造することが出来る。この場合、単結晶の育成はル
ツボの位置、特に陽極の溶融物中に挿入されている部分
を、溶融物の融点以上の温度帯域に位置させ、次いで陽
極である焼結体を溶解しながら溶融物の液面が常に一定
の位置となるような速度でルツボの位置を徐々に降下さ
せて行なう。

本発明を図面によって説明すると、第３図は従来技術に
よるブリッジマン法による単結晶の製造装置で、金属ル
ツボ１に原料酸化物を入れ、溶融炉５内で電熱ヒーター
６により加熱、溶融して溶融物４とする。次いで、ルツ
ボをルツボ昇降装置１０により徐々に降下させ、ルツボ
の逆円錐部の下端から徐々に冷却し単結晶を成長させる
。これを改良した本発明は第１図で、溶融物４中に陽極
昇降装置９により金属ルツボと同じ速度で降下するよう
にした陽極２を挿入し、金属ルツボ１を陰極として、直
流電源８に接続し、前述の条件で通電してルツボ成分の
混入析出を防止しながら金属ルツボをルツボ昇降装置１
０により徐々に降下させ単結晶を育成する。第２図は実
施態様の一例で、陽極２を溶融物４と同成分の酸化物焼
結体とした場合で、陽極の溶融物の液面に対する挿入位
置を、第２図の右側に示した様に炉内温度分布が酸化物
の融点以上の高温域に位置させ、金属ルツボｌを陰極と
して両極間に直流電源８より通電しつつ金属ルツボをル
ツボ昇降装置１０により徐々に降下させ単結晶を育成す
る。この際、ルツボの降下と同じ速度で溶融物の液面の
位置が一定となるように陽極を溶融しながら、陽極昇降
装置９により陽極を徐々に降下し補充する方法が採られ
る。

以下、本発明の具体的実施態様を実施例により説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１） ＭローＺｎフェライトの粉末を白金ルツボに充填し電気
炉に入れ昇温し、１７００℃で溶融した。次いでこの溶
融物の中にＰｔ−Ｒｈ電極を陽極として挿入ルツボを陰
極とし、電圧４■、電流１０Ａを流しながら単結晶を育
成した。その後単結晶インゴットを輪切りにし、この切
断面に１平方センチの面を５ケ所設定し、プロジェクタ
−でスクリーンに拡大投影して白金の粒子となって析出
している数を測定し、その平均値を求めて第１表に示し
た。

これとは別に、通電しないこと以外は実施例１と全て同
一条件でブリッジマン法により単結晶を育成し、切断面
を観察し、その結果を第１表に示した（比較例１）。

比較例１：５０個／ｃｍ” 通電することにより、白金混入析出量が極めて少な（な
っていることがわかる。

（実施例２） 実施例１と同様のＭｎ−Ｚｎフェライトの粉末を白金ル
ツボに入れ、電気炉に入れ昇温し、１７００°Ｃで溶融
した。次いで、ルツボの溶融物の存在位置と炉の温度分
布との関係を第２図に示すように、炉のＭｎ−Ｚｎフェ
ライトの融点以上の温度分布を持つ部分に陽極が存在す
るようにし、溶融物の液面に溶融物と同成分のＭｎ−Ｚ
ｎフェライトの焼結体を挿入し、ルツボの降下に合わせ
て焼結体を溶融しなからルツボ中に供給されるように焼
結体を降下させ、且つ焼結体を陽極とし、ルツボを陰極
とじて電圧を５０〜４ｖの範囲で電流がＩＯＡになるよ
うに通電しつつ単結晶を育成した。この単結晶を切断し
５面の切断面の白金混入析出量を測定し、その平均値を
求め第２表に示した。　これとは別に、通電しないこと
以外は実施例２と全て同一条件でブリッジマン法により
単結晶を育成し、切断面を観察しその結果を第２表に示
した（比較例２）。

比較例２：５０個／ｃｍ” 本発明により、白金混入量が極めて少なくなっているこ
とがわかる。また、本実施例では、原料が育成時に連続
的にルツボ中に供給されるため、組成変動が抑λられた
高品質の単結晶が得られた。

（発明の効果） 本発明は金属ルツボな用いて金属酸化物の単結晶を育成
する方法において、金属酸化物の溶融物中に挿入した電
極を陽極とし、金属ルツボな陰極として両極間に直流電
圧を印加しながら単結晶な育成することを特徴とする単
結晶製造方法であって、本発明によれば、ルツボ成分の
不純物としての混入析出の極めて少ない高品質の単結晶
が得られる。また、本発明はルツボ成分の溶融物中への
溶出が抑えられるために、ルツボの消耗が殆どな（なり
、ルツボ漏れなどの事故防止が可能となり、長期間安定
的に使用出来るため、単結晶の製造コストの大幅な低減
となる等、産業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の単結晶製造装置の説明図、第２図は本
発明の実施態様の一例を示す単結晶製造装置の説明図、
第３図は従来技術によるブリッジマン法単結晶製造装置
の説明図である。 （主要な符合の説明） ｌ・・・金属製ルツボ　　２・・・陽極３・　・　・陰
極リード線　　４・　・　・、′８融物５・・・溶融炉
　　　　　６・・・電熱ヒーター７・・・ルツボ支持台
　　８・・・直流電源９・・・陽極昇降装置　１０・・
ルツボ昇降装買第 図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属ルツボを用いて金属酸化物の単結晶を育成する
   方法において、電気伝導性を有する金属酸化物の溶融物
   中に陽極を設けると共に、金属ルツボを陰極として両極
   間に直流電圧を印加しながら単結晶を育成することを特
   徴とする単結晶の製造方法。 ２、請求項１に記載の単結晶の製造方法において、金属
   酸化物の溶融物の融点以上の温度分布を有する部分に該
   金属酸化物の焼結体を陽極として設けると共に、金属ル
   ツボを陰極として両極間に直流電圧を印加しながら単結
   晶を育成することを特徴とする単結晶の製造方法。