JPH03183696A - 大型ＣａＳｉ↓２単結晶の製造方法 - Google Patents
大型ＣａＳｉ↓２単結晶の製造方法Info
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- JPH03183696A JPH03183696A JP32052089A JP32052089A JPH03183696A JP H03183696 A JPH03183696 A JP H03183696A JP 32052089 A JP32052089 A JP 32052089A JP 32052089 A JP32052089 A JP 32052089A JP H03183696 A JPH03183696 A JP H03183696A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
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。
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）
この発明は、大型のＣａＳｉ２単結晶の製造方法に関す
るものである。さらに詳しくは、この発明は、液相の過
冷却現象を利用して電池を極材料等として有用な化学量
論組成の大型のＣａＳ ｉ２単結晶を製造する方法に関
するものである。
るものである。さらに詳しくは、この発明は、液相の過
冷却現象を利用して電池を極材料等として有用な化学量
論組成の大型のＣａＳ ｉ２単結晶を製造する方法に関
するものである。
（従来の技術とその課題）
ＣａＳｉｚの結晶構造は、ＣａＭ子面が２層のＳｔ原子
面に挟まれたサンドイッチ状の層状構造を有し、このＣ
ａ原子は、容易にインターカレーション、デインターカ
レーションすることができるので、有望な電池の電極材
料となり得ることが期待されている。
面に挟まれたサンドイッチ状の層状構造を有し、このＣ
ａ原子は、容易にインターカレーション、デインターカ
レーションすることができるので、有望な電池の電極材
料となり得ることが期待されている。
しかしながら、これまでは多結晶の材料しか製造するこ
とができなかった。このため、インターカレーション、
デインターカレーションの繰り返しによって、その結晶
粒界から材料の崩壊が生じ、電極材料などの機能材料の
開発にとって大きな障害となっていた。このため、良質
で大型のＣａ Ｓ ｉ ２単結晶を製造することが検討
されてきているが、このＣａ Ｓ ｉ ２化合物は包晶
反応によって生じる分解型溶融型化合物であるために、
実（際にこのＣａＳｉ２単結晶を製造することはほとん
ど不可能であった。
とができなかった。このため、インターカレーション、
デインターカレーションの繰り返しによって、その結晶
粒界から材料の崩壊が生じ、電極材料などの機能材料の
開発にとって大きな障害となっていた。このため、良質
で大型のＣａ Ｓ ｉ ２単結晶を製造することが検討
されてきているが、このＣａ Ｓ ｉ ２化合物は包晶
反応によって生じる分解型溶融型化合物であるために、
実（際にこのＣａＳｉ２単結晶を製造することはほとん
ど不可能であった。
この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、これまで不可能であった大型のＣａ Ｓ ｉ ２
単結晶を高品位で製造することのできる新しい方法を提
供することを目的としている。
あり、これまで不可能であった大型のＣａ Ｓ ｉ ２
単結晶を高品位で製造することのできる新しい方法を提
供することを目的としている。
（課題を解決するための手段）
この発明は、上記の課題を解決するものとして、５０〜
６０重量％５ｔ−Ｃａの化学組成を有する単結晶原料棒
を用い、フローティングゾーン法によって過冷却液相か
ら直接Ｃａ５ｉｚを［（１（１０１］方向から±２０’
以内の方向に成長させることを特徴とする大型Ｃａ Ｓ
ｉ ２単結晶の製造方法を提供する６ すなわち、この発明の方法は、通常の熱平衡状態下にお
いてはＣａ５ｉｚが次式 ％式％ の包晶反応によって生じる化合物であるために、大型の
Ｃａ Ｓ ｉ ２単結晶を育成することが極めて困雑で
あるのに対し、フローティングゾーン法によって制御さ
れた条件下に液相から直接Ｃａ Ｓ ｉ ２の単結晶を
成長させることを可能としている。
６０重量％５ｔ−Ｃａの化学組成を有する単結晶原料棒
を用い、フローティングゾーン法によって過冷却液相か
ら直接Ｃａ５ｉｚを［（１（１０１］方向から±２０’
以内の方向に成長させることを特徴とする大型Ｃａ Ｓ
ｉ ２単結晶の製造方法を提供する６ すなわち、この発明の方法は、通常の熱平衡状態下にお
いてはＣａ５ｉｚが次式 ％式％ の包晶反応によって生じる化合物であるために、大型の
Ｃａ Ｓ ｉ ２単結晶を育成することが極めて困雑で
あるのに対し、フローティングゾーン法によって制御さ
れた条件下に液相から直接Ｃａ Ｓ ｉ ２の単結晶を
成長させることを可能としている。
また、この発明の方法においては、原料棒サイズにより
異なるが、１０００〜１１００℃の融点近傍に成長温度
を設定することができる。
異なるが、１０００〜１１００℃の融点近傍に成長温度
を設定することができる。
以上のこの発明の方法は、たとえば第１図に示すことが
できるように、実線で示した液相線を適切な条件下に過
冷却して破線で示した位置にまで下げ、直接的にＣａ
Ｓ ｉ ２を生成させることを特徴としている。この液
相線の変更によって包晶反応の生成を回避している。
できるように、実線で示した液相線を適切な条件下に過
冷却して破線で示した位置にまで下げ、直接的にＣａ
Ｓ ｉ ２を生成させることを特徴としている。この液
相線の変更によって包晶反応の生成を回避している。
第２図はこの発明の大型のＣａ Ｓ ｉ ２単結晶の製
造方法に使用することのできる光イメージ炉での操作を
例示したものである。
造方法に使用することのできる光イメージ炉での操作を
例示したものである。
たとえばこの第２図に示した光イメージ炉は、その熱源
として、輝度が高くしかも近赤外の光を放出するハロゲ
ンランプ（１）を用い、このハロゲンランプ（１）を回
転楕円面反射鏡（２）の内凹に設けている。原材料（３
）およびび種結晶（４）を収納する溶解室内は、真空排
気口（５）より真空ポンプ等によって真空排気し、ガス
導入口（６）から雰囲気ガスとして好適なアルゴンガス
等を導入することができるようにしている。また、この
アルゴンガス等の排気のためのガス排出口（７）を溶解
室内に連通させている。光イメージ炉の上方には、回転
シールのための磁性流体シール（８）、溶接ベローズ（
９）を設け、その下方には、逆方向への回転シールのた
めの磁性流体してもいる。
として、輝度が高くしかも近赤外の光を放出するハロゲ
ンランプ（１）を用い、このハロゲンランプ（１）を回
転楕円面反射鏡（２）の内凹に設けている。原材料（３
）およびび種結晶（４）を収納する溶解室内は、真空排
気口（５）より真空ポンプ等によって真空排気し、ガス
導入口（６）から雰囲気ガスとして好適なアルゴンガス
等を導入することができるようにしている。また、この
アルゴンガス等の排気のためのガス排出口（７）を溶解
室内に連通させている。光イメージ炉の上方には、回転
シールのための磁性流体シール（８）、溶接ベローズ（
９）を設け、その下方には、逆方向への回転シールのた
めの磁性流体してもいる。
次にこの発明の実施例を詳しく説明する。
（実施例）
まず、９９．９９％の高純度のアルゴンガスを使用する
アーク溶解により、直径１５ｎ＋ｎ、長さ１００ ｍ＋
の化学量論組成の５７〜６０重量％Ｓｉ含有のＣａ−３
ｉ原料棒を製造する。この原料棒の一部から、直径３■
、長さ１０Ｉｗｔｌの仮の種結晶（この段階においては
多結晶となっている）を切り出す。
アーク溶解により、直径１５ｎ＋ｎ、長さ１００ ｍ＋
の化学量論組成の５７〜６０重量％Ｓｉ含有のＣａ−３
ｉ原料棒を製造する。この原料棒の一部から、直径３■
、長さ１０Ｉｗｔｌの仮の種結晶（この段階においては
多結晶となっている）を切り出す。
次に、この直径３關、長さ１０＋ｗｗ＋の仮の種結晶で
ある原料棒を、第２図に示したハロゲンランプ光イメー
ジ炉内に取り付ける。
ある原料棒を、第２図に示したハロゲンランプ光イメー
ジ炉内に取り付ける。
このａ料棒の一部を溶融し、回転させながら、仮の種結
晶を成長させる。この時の成長条件は、成長速度１０ｆ
ｌ／ｈ、成長温度約１０７０℃とし、ガス導入口より９
９．９９９％の高純度アルゴンガスを２４１／Ｉｉｎの
流量条件で流して、成長雰囲気を形成する。
晶を成長させる。この時の成長条件は、成長速度１０ｆ
ｌ／ｈ、成長温度約１０７０℃とし、ガス導入口より９
９．９９９％の高純度アルゴンガスを２４１／Ｉｉｎの
流量条件で流して、成長雰囲気を形成する。
この成長操作によって、液相から直接
ＣａＳｉ２の結晶が、仮の種結晶上に成長する。
これから［０００１］方向の結晶を切り出して、真の種
結晶を得る０次いで、この真の種結晶を光イメージ炉内
に取り付け、成長速度１０ ｎｍ／ ｈ、成長温度約１
０７０℃、９９．９９９％の高純度アルゴンガスの２１
／１ｇ１ｎでの流通の条件下に結晶成長させる。
結晶を得る０次いで、この真の種結晶を光イメージ炉内
に取り付け、成長速度１０ ｎｍ／ ｈ、成長温度約１
０７０℃、９９．９９９％の高純度アルゴンガスの２１
／１ｇ１ｎでの流通の条件下に結晶成長させる。
その結果、直径１０ｎｎｎ、長さ６０＋ｍで、［０００
１］方向に成長した大型で良質なＣａ Ｓ ｉ ２単結
晶を得る。
１］方向に成長した大型で良質なＣａ Ｓ ｉ ２単結
晶を得る。
（発明の効果）
以上詳しく述べたように、この発明の方法により、従来
の多結晶Ｃａ５ｉｚの場合のインターカレーションとデ
インターカレーションとの繰り返しによる結晶粒界から
の崩壊を抑制し、電池電極材料等の機能材料として有用
な大型Ｃａ Ｓ ｉ ２単結晶を成長させることができ
る。
の多結晶Ｃａ５ｉｚの場合のインターカレーションとデ
インターカレーションとの繰り返しによる結晶粒界から
の崩壊を抑制し、電池電極材料等の機能材料として有用
な大型Ｃａ Ｓ ｉ ２単結晶を成長させることができ
る。
第１図は、Ｃａ−３ｔ平衡状態図を示し、また、第２図
は、この発明の利用可能なハロゲンランプを熟源とする
光イメージ炉を例示した断面図である。
は、この発明の利用可能なハロゲンランプを熟源とする
光イメージ炉を例示した断面図である。
Claims (1)
- （１）５０〜６０重量％Ｓｉ−Ｃａの化学組成を有する
単結晶原料棒を用い、フローティングゾーン法によって
過冷却液相から直接ＣａＳｉ＿２を［０００１］方向か
ら±２０゜以内の方向に成長させることを特徴とする大
型ＣａＳｉ＿２単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32052089A JPH03183696A (ja) | 1989-12-12 | 1989-12-12 | 大型ＣａＳｉ↓２単結晶の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32052089A JPH03183696A (ja) | 1989-12-12 | 1989-12-12 | 大型ＣａＳｉ↓２単結晶の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03183696A true JPH03183696A (ja) | 1991-08-09 |
| JPH0512316B2 JPH0512316B2 (ja) | 1993-02-17 |
Family
ID=18122358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32052089A Granted JPH03183696A (ja) | 1989-12-12 | 1989-12-12 | 大型ＣａＳｉ↓２単結晶の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03183696A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100480904B1 (ko) * | 1998-12-24 | 2005-08-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반응로및이를이용한단결정실리콘층형성방법 |
| JP2011126759A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | ＭｎＳｉｘ粉末及びその製造方法、並びに、ＭｎＳｉｘ粉末製造用ＣａＳｉｙ粉末及びその製造方法 |
| JP2015093804A (ja) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 株式会社豊田中央研究所 | Ｃａ−Ｓｉ−Ｆ系化合物、並びに、半導体及び電池 |
-
1989
- 1989-12-12 JP JP32052089A patent/JPH03183696A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100480904B1 (ko) * | 1998-12-24 | 2005-08-30 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반응로및이를이용한단결정실리콘층형성방법 |
| JP2011126759A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Toyota Central R&D Labs Inc | ＭｎＳｉｘ粉末及びその製造方法、並びに、ＭｎＳｉｘ粉末製造用ＣａＳｉｙ粉末及びその製造方法 |
| JP2015093804A (ja) * | 2013-11-12 | 2015-05-18 | 株式会社豊田中央研究所 | Ｃａ−Ｓｉ−Ｆ系化合物、並びに、半導体及び電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0512316B2 (ja) | 1993-02-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |